CN100446103C - 盘装置 - Google Patents

Abstract

一种用于从盘中读取或者向其记录数据的盘装置，包括具有其上放置盘的台的托盘，以及覆盖托盘的防护元件。该防护元件具有圆形开口以及多个弧形突起元件。各个弧形突起元件设置在覆盖托盘的防护元件的内表面上，并向着放在托盘台上的盘的上表面突起。各个弧形突起元件的一端位于开口附近。各个弧形突起元件的突起端从防护元件内表面的高度范围为从1.0mm至1.5mm。

Description

盘装置

相关申请的交叉引用

本申请是基于在先的日本专利申请2005年5月10日提交的No.2005-137888以及2006年1月19日提交的No.2006-010821并且要求作为本申请的优先权，其全部内容在通过引用包含于本申请中。

技术领域

本发明涉及一种盘装置，用于从例如CD(高密度盘)和DVD(数字化多用盘)的盘中读取或者向其写入等。特别地，本发明涉及一种可以操作来限制由于电动机旋转而引起盘浮动的盘装置。

背景技术

已知的盘装置在安装的盘以高速进行旋转的同时，依靠光拾取器从例如CD和DVD的盘中读取或者向其写入。靠夹持装置将盘置于转台上并且可以依靠转台电动机在转台上转动。

在这样的盘装置中，当盘以8,000rpm或者更高的高速度旋转的时候，盘面附近的空气也旋转，并且由于离心力而从盘的内部流向外部。这样的气流使得盘内部上方的空气压力降低，从而迫使盘在转台上浮动。使得盘浮动的力大于夹持机构的夹持力会迫使盘克服夹持力而从转台上释放出来。

已经公开了避免这种盘浮动的技术，例如在日本的未审专利公开No.2001-250301中。图14中示出了该文件中公开的覆盖盘装置外壳的顶板(防护元件)102。图14示出了面朝着盘2上表面的顶板102的表面。顶板102具有几个从盘内部向盘外部的弧形突起元件104。突起元件104迫使空气从盘外部向内部流动，限制内部上方空气压力的降低，从而限制盘的浮动。

本发明的发明者测试了这种技术并且发现除非优化地确定突起元件104的构造，否则无法充分限制盘的浮动。详细地，降低盘内部上方的空气压力取决于突起元件104的高度和/或数量、盘2和元件104之间的间隙等，这可能会造成无法有效限制浮动。

发明内容

本发明的目的是提供一种盘装置，在盘高速旋转的同时，有效地限制了盘在转台上方浮动。

本发明提供了一种用于向盘记录或从其读取数据的盘装置，包括：托盘，具有其上放置盘的台；转台，其上放置有从托盘的台分离开的并且在记录和读取中旋转的盘；以及覆盖托盘的防护元件，该防护元件具有圆形开口，、内圆形部分和外圆形部分，该圆形开口的中心对准转台的旋转中心，所述内圆形部分和外圆形部分均设置在防护元件的内表面上，所述内圆形部分沿着圆形开口设置，所述外圆形部分与所述圆形开口同心，以及多个弧形突起元件，各个弧形突起元件设置在覆盖托盘的防护元件的内表面上，并向着放在托盘台上的盘的上表面突起，各个弧形突起元件的一端位于所述内圆形和外圆形部分之间，所有的弧形突起元件具有相同的弧线弯曲方向，并且各个弧形突起元件的突起端从防护元件内表面的高度范围为从1.0mm至1.5mm。

附图说明

图1为根据本发明实施例的盘装置的分解透视图；

图2为根据本发明实施例的顶板内表面的透视图；

图3的透视图示出了对于根据本发明实施例的盘装置和已知盘装置在，盘的下表面下方的气流；

图4的透视图示出了对于根据本发明实施例的盘装置和已知盘装置，在盘的上表面上方的气流；

图5为已知盘装置的截面图；

图6的透视图示出了在根据本发明实施例的盘装置中突起元件附近的气流；

图7是根据本发明实施例的突起元件一部分的放大视图；

图8是根据本发明实施例的具有突起元件的盘装置的截面图；

图9示出了带有或不带根据本发明实施例的突起元件的情况下，作用在盘的上下表面的空气压力的模拟结果；

图10表示出了与根据本发明实施例的突起元件相关的尺寸；

图11示出了根据本发明实施例的突起元件的高度变化引起的盘浮动和盘面波动的变化；

图12示出了根据本发明实施例的突起元件的数量变化引起的盘浮动和盘面波动的变化；

图13示出了根据本发明实施例的突起元件和盘之间的间隙变化引起的盘浮动和盘面波动的变化；

图14示出了覆盖已知盘装置的外壳的顶板。

具体实施方式

图1为根据本发明实施例的盘装置MA的分解透视图。盘装置MA封闭在盒状外壳10中。外壳10包括顶部开口的外壳主体1和覆盖外壳主体1顶部的顶板(防护元件)6。这样的结构在外壳10中获得气密的状态，基本上不会存在灰尘污染等。

在外壳10中设置有转台3，装附在作为主轴电动机的电动机11的旋转轴上。盘2可拆卸地置于转台3上。光拾取器4安装在转台3中，可以在盘2的下面沿着盘的径向方向往复运动。拾取器4用于向盘2记录或者从盘2再现。电动机11安装在固定于外壳主体1的基座9上，如图5所示，将在后面叙述。

外壳主体1具有托盘5，用于将盘2装载到转台3上以及从转台3上卸下。托盘5可以在水平方向上通过在主体1一端形成的导向槽(未示出)往复运动。托盘5比主体1更窄，从而在托盘移动的纵向方向上，在托盘5纵向(托盘5移动的方向)的各个侧壁和主体1的相应内壁之间存在有间隙。托盘5具有开口5a和台5b，开口5a对应于电动机11和光拾取器4，盘2放在台5b上。

盘2放在从外壳1主体拉出的托盘5的台5b上并且引导进入主体1中。一旦引入盘2，转台3向着下面要叙述的夹持机构7上升。盘2随后置于转台3上并且靠夹持机构7固定在其上。盘2从台5b上分离开的时候旋转。

顶板6具有带有厚圆形壁部分6c的圆形开口6a，如图1以及图2所示。夹持机构7安装在开口6a中，用于将盘2固定在转台3上。在顶板6的外表面60上设置有盖子8覆盖着安装在开口6a中的机构7。开口6a的中心基本上符合转台3的旋转中心。

图2的透视图示出了根据本发明实施例的面朝着托盘5以及放在托盘台5b上的盘2上表面的顶板6的内表面61，带有突起元件。

在内表面61上设置与开口6a同心的圆周部分6d。还在内表面61上设置几个突起元件6b，作为气流引导装置，每个都形成为从厚壁部分6c开始到圆周部分6d并且连接这些部分的弧形。

如此形成弧形突起元件6b，使得所有突起部分都定向为相同的方向。元件6b形成为弧形，但是可以不是完全的弧形。如下详细叙述的，元件6b将由于盘2旋转引起的气流引导至旋转中心。

在这个实施例中，突起元件6b形成为具有相同半径的弧形。弧形的起始点沿着厚壁部分6c的圆周彼此分开。在图2中，弧形的起始点以恒定的间隔彼此分开。

在最近的盘装置中，盘旋转速度达到10,000rpm左右从而进行高速记录。另外，如上所述，盘装置MA具有气密结构，几乎没有灰尘污染。因此，当盘2高速旋转的时候，在盘上方和下方的空气也会旋转，随后由于离心力而从盘的内部流到外部，从而使得盘内部上方的空气压力降低。

将简短地讨论盘装置MA和已知的不带突起元件的盘装置的这种气流，参考图3和4。图3的透视图示出了盘装置MA以及已知盘装置的盘2的要被记录的表面(盘的下表面)下的气流。图4的透视图示出了盘装置MA以及已知盘装置的盘2的与上述表面相反的表面(盘的上表面)上的气流。

如图3和4所示，空气在沿箭头R所示的方向旋转的盘2上方和下方旋转，随后由于离心力从盘内部向外部流动。

图5为已知盘装置的截面图。详细地，图5示出了从已知装置截面看时的对应于图3和4的气流。

已知盘装置的对应于盘装置MA的那些元件在所有附图中都给出了相同的数字标记。

在盘2下方，气流如图5箭头所示地循环。详细地，在托盘5上方从盘内部到外部的气流在盘的外缘向下转，在托盘下方从盘外部向内部运动，并且上升通过托盘的开口5a。该空气循环不会导致盘内部下方的空气压力降低，而是造成低的负气压LNP。

相反地，盘2上方的空气只是从盘内部高速移动到外部，而没有通道从外部流向内部。这使得盘内部上方的空气压力降低，在盘2上方造成了比其下方更高的负气压HNP。当盘2高速旋转的时候，由于盘内部上方的空气压力降低而产生了使得盘向上浮动的力，这可能迫使盘从夹持机构7上释放出来。

图6的透视图示出了从顶板6的内表面61看时，盘装置MA(本发明实施例)中的突起元件6b附近的气流。

如图6中的箭头所示，当盘2向着箭头L所示方向旋转时产生的气流被突起元件6b引导而朝向盘的旋转中心。

图7是弧形突起元件6b的一部分的放大视图。当盘2向着箭头A所示方向旋转的时候，产生气流并且气流由于离心力而向着箭头B所示的方向运动。然而，向着箭头B方向运动的气流与弧形突起元件6b碰撞并将其方向改为向着元件6b弧形的切线方向。随后，气流向着箭头C所示的方向沿着弧形向着盘的旋转中心运动。

当更靠近盘的旋转中心时，用于引导气流的通道变得更窄，盘旋转中心附近的空气压力根据伯努利法则而增大。这用来防止在高旋转速度下盘2从夹持机构7上释放出来，而在没有提供这样的突起时会发生。

图8为根据本发明实施例的具有突起元件6b的盘装置MA的截面图。详细地，图8示出了从装置MA的截面看时，对应于图3、4和6的气流。

在盘2下方，气流与图5所示类似进行循环。详细地，在托盘5上方从盘内部到外部的气流在盘的外缘向下转，在托盘下方从盘外部向内部运动，并且上升通过托盘的开口5a。该空气循环不会导致盘内部下方的空气压力降低，而是造成低的负气压LNP。

相反地，在盘2上方具有两种类型的气流：一种从盘内部运动到外部；另一种在突起元件6b的帮助下向着盘的旋转中心运动，如上所述。

在本实施例中从盘内部向外部的气流要比没有这种突起元件6b的更慢，其速度LS比图5中的HS更低。这样较慢的气流限制了盘旋转中心附近空气压力的降低，导致较低的负气压LNP。这用于限制盘2向上浮动并防止它在高旋转速度下从夹持机构上释放出来。

图9中示出了在带有或不带根据本发明实施例的突起元件6b的情况下，作用在盘2的用于记录的下表面或者相反的上表面的空气压力的模拟结果。

图9中的图(A)示出了作用在盘的上表面的负气压，在顶板6上没有突起元件6b。图9中的图(B)示出了作用在盘的下表面的负气压，在顶板6上没有突起元件6b。

图9中的图(C)示出了作用在盘的上表面的负气压，在顶板6上带有突起元件6b。图9中的图(D)示出了作用在盘的下表面的负气压，在顶板6上带有突起元件6b。

图9中的图(C)和(D)示出了在顶板6上提供了24个突起元件6b的模拟结果。

在图9各图的模拟中采用了相同的盘装置，除了在图(A)和(B)的模拟中顶板6具有平的表面而没有突起元件6b以外。

图9中图(A)的模拟示出了盘旋转中心附近的最高的负气压P_L：低于P_L的中等负气压P_M；以及当更加靠近盘的外部时最低的负气压P_S，，即越靠近旋转中心，空气压力的降低就更大。图9中图(B)的模拟示出了在盘下表面下方的几乎恒定的低的负气压P_S。

图9中图(A)和图(B)教导了当在顶板6上不设置突起元件6b时比下表面更高的负气压作用于盘上表面，特别是在盘旋转中心附近。

图9中图(C)的模拟示出了在盘上表面上方的几乎恒定的低的负气压P_s，带有仅作用于上表面一部分的负气压P_M。图9中图(D)的模拟也示出了在盘下表面下方的几乎恒定的低的负气压P_S，带有只作用于部分下表面的负气压P_M。

图9中图(C)和图(D)教导了当在顶板6上设置突起元件6b时几乎相等的负气压作用在盘的上下表面上。

根据图9中各图的模拟，发现在本发明实施例的盘装置MA中的顶板6上设置的突起元件6b，用于在盘的上表面提供几乎恒定的负气压，并且也在盘的上下表面提供几乎相等的负气压。

接下来讨论突起元件6b如何影响根据本发明实施例的盘装置MA中的气流。

在速度8,000rpm的旋转速度下进行作用于盘上下表面的空气压力模拟，其参数为：设置在顶板6上的突起元件6b的高度和数量，以及盘2和元件6b之间的间隙。

表1至3中示出的模拟结果具有三个等级：“最好”表示在盘上下表面之间几乎没有空气压力的差；“良好”表示在其间有小的差；而“不好”表示其间有大的差。

图10中定义了与突起元件6b相关的尺寸：L1…各元件6b从其装附在顶板6上的上端到面对着盘2的下端的高度；L2…下端和盘上表面之间的间隙。

表1示出了各突起元件6b的高度L1变化的模拟结果。

表1

突起元件的高度L1[mm]	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0	1.1	1.2
									空气压力差	不好	不好	良好	良好	良好	最好	最好	最好
突起元件的高度L1[mm]	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0
									空气压力差	最好	最好	最好	良好	良好	不好	不好	不好

表1示出在高度L1为0.7至1.7mm的范围中盘上下表面之间的压力差为良好，而在1.0至1.5mm的范围中为最好。因此，突起元件6b高度L1的优选范围是从0.7至1.7mm，更优选的是从1.0mm至1.5mm。

表2示出了突起元件6b的数量变化的模拟结果。

表2

突起元件的数量	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16
													空气压力差	不好	不好	不好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好
突起元件的数量	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28
													空气压力差	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	良好	良好	良好	良好
突起元件的数量	29	30	31	32	33	34	35	36	37	38	39	40
													空气压力差	良好	良好	不好	不好	不好	不好	不好	不好	不好	不好	不好	不好

表2示出在突起元件6b数量为8至30的范围中盘上下表面之间的压力差为良好，而在8至24的范围中为最好。因此，突起元件6b数量的优选范围是从8至30，更优选的是从8至24。

表3示出了突起元件6b和盘2之间的间隙L2变化的模拟结果。

表3

间隙L2[mm]	1.00	1.05	1.10	1.15	1.20	1.25	1.30	1.35	1.40
										空气压力差	不好	不好	不好	不好	良好	良好	良好	良好	良好
间隙L2[mm]	1.45	1.50	1.55	1.60	1.65	1.70	1.75	1.80	1.85
										空气压力差	良好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好
间隙L2[mm]	1.90	1.95	2.00	2.05	2.10	2.15	2.20	2.25	2.30
										空气压力差	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好	最好

表3示出在间隙L2为1.20mm或者更大时盘上下表面之间的空气压力差为良好，而在1.50mm或者更大时为最好。因此，优选的间隙L2为1.20mm或者更大，更优选的为1.50mm或者更大，但是超过3.0mm或者更小，超过3.0mm会造成夹持机构7难以夹持盘2。

用根据本发明实施例的具有突起元件6b的多个样品顶板6进行了进一步的试验来证明该模拟结果。

当突起元件6b的高度L1和数量、以及盘2与元件6b之间的间隙L2在表1至3所示的范围内变化时，测试盘的浮动和盘面的波动。当盘上下表面之间的空气压力差变得更小时，就更多地限制了盘的浮动和盘面的波动。图11至13示出了盘浮动和盘面波动的变化。

图11中的图(A)和(B)分别示出了突起元件6b的高度为0.7mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm和1.7mm时盘浮动和盘面波动的变化。详细地，图11中的图(A)示出盘浮动的平均量相比于盘的旋转速度，而图11中的图(B)示出盘面波动量相比于盘的旋转速度。

在这个实施例中，在8,000rpm或更高的高旋转速度下，最可接受的盘浮动平均量为60μm或更小，盘面波动量也为60μm或更小。

图11中的图(A)示出当各突起元件6b的高度L1降低的时候，盘浮动的平均量变大。根据图11中的图(A)，高度L1必须至少为1mm。当高度L1变得更大时，盘浮动的平均量变小，然而，盘面波动量变大，如图11中的图(B)所示。根据图11中的图(B)，高度L1必须为1.5mm或更小，以在高转速下将盘面波动限制为6060μm或更小。

突起元件6b的高度L1变低造成盘浮动量变大的原因是，它限制了气流从盘外部流向内部从而降低了盘内部上方的空气压力。相反地，突起元件6b的高度L1变大高造成盘面波动量变大的原因是，它会使得过多的气流从盘外部流向内部从而使得各突起元件6b的弧形内外部之间的空气压力差变大，造成了空气湍流使得盘2波动。

因此，突起元件6b的高度L1的最佳范围为1.0至1.5mm。

图12中的图(A)和(B)分别示出了突起元件6b的高度L1为1.2mm，元件6b数量为12、24和36时的盘浮动和盘面波动的变化。详细地，图12中的图(A)示出盘浮动的平均量相比于盘的旋转速度，而图12中的图(B)示出盘面波动量相比于盘的旋转速度。

图12中的图(A)示出相对于突起元件6b数量变化，盘浮动的平均量大致为恒定。相反地，图12中的图(B)示出当突起元件6b的数量增加时，盘波动的量在较高的旋转速度突然变大。在由于盘内部和外部之间的空气湍流使得外部激励频率接近盘2的高阶谐振频率时产生的盘2的谐振造成了波动。

根据图12中的图(A)和(B)，突起元件6b的最佳数量为24或者更少。表2也示出突起元件6b的数量范围从8至24时给出的盘上下表面之间的空气压力差为最好。因此，突起元件6b的最佳数量范围为从8至24。

图13中的图(A)和(B)分别示出了12个突起元件6b的高度L1为1.2mm，盘2和元件6b之间的间隙L2为1.25mm、1.5mm、1.75mm、2mm以及2.25mm时的盘浮动和盘面波动的变化。详细地，图13中的图(A)示出盘浮动的平均量相比于盘的旋转速度，而图13中的图(B)示出盘面波动量相比于盘的旋转速度。

图13中的图(A)和(B)示出当盘2和突起元件6b之间的间隙L2变窄的时候，在高旋转速度下盘浮动的平均量和盘面波动的量都增大。这是由于当间隙L2变窄时盘2和元件6b之间的气流延迟造成了从盘外部流向内部气流的限制，从而使得盘内部上方的空气压力降低。

根据图13中的图(A)和(B)，最佳的间隙L2为1.5mm或者更宽。

如上所述，确保下面的要求，从而使得作用于高速旋转的盘2上下表面的空气压力差较小。

各突起元件6b从其附在顶板6的上端至其下端的高度L1：0.7mm至1.7mm；

元件6b的数量：8至30；以及

盘2和元件6b之间的间隙L2：1.2mm至3.0mm。

另外，用于有效限制盘浮动和盘面波动的最佳要求如下：

高度L1：1.0mm至1.5mm；

突起元件6b的数量：8至24；以及

间隙L2：1.5mm至3.0mm。

如详细公开的，达到上面列出的高度L1、突起元件数量以及间隙L2要求的本发明，有效限制了盘2高速旋转时盘内部上空气压力的降低。

另外，本发明有效限制了盘的浮动从而防止盘2从夹持机构7上释放出来。

此外，本发明有效较低了作用在盘2上表面将盘2向着电动机11推动的负气压，从而限制了在高速旋转时盘表面的波动，即使盘2的重心从原始点移开的时候，其提供稳定的记录或再现。

另外，有了这种对盘面波动的限制，本发明提供了产生较少噪音的高质量的盘装置。

Claims (7)

1.一种用于向盘记录或从其读取数据的盘装置，包括：

托盘，具有其上放置盘的台；

转台，其上放置有从托盘的台分离开的并且在记录和读取中旋转的盘；以及

覆盖托盘的防护元件，该防护元件具有圆形开口、内圆形部分和外圆形部分，该圆形开口的中心对准转台的旋转中心，所述内圆形部分和外圆形部分均设置在防护元件的内表面上，所述内圆形部分沿着圆形开口设置，所述外圆形部分与所述圆形开口同心，以及多个弧形突起元件，各个弧形突起元件设置在覆盖托盘的防护元件的内表面上，并向着放在托盘台上的盘的上表面突起，各个弧形突起元件的一端位于所述内圆形和外圆形部分之间，所有的弧形突起元件具有相同的弧线弯曲方向，并且各个弧形突起元件的突起端从防护元件内表面的高度范围为从1.0mm至1.5mm。

2.如权利要求1的盘装置，其特征在于弧形突起元件设置为连接内圆形部分和外圆形部分。

3.如权利要求2的盘装置，其特征在于弧形突起元件具有相同的半径。

4.如权利要求2的盘装置，其特征在于位于开口附近的弧形突起元件的端部沿着内圆形部分的圆周彼此分隔开。

5.如权利要求4的盘装置，其特征在于多个弧形突起元件的端部彼此分隔开恒定的间隔。

6.如权利要求1的盘装置，其特征在于各个弧形突起元件的突起端与放在托盘台上的盘的上表面分隔开至少1.5mm。

7.如权利要求1的盘装置，其特征在于弧形突起元件的数量等于或大于8个，但是等于或小于24个。

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