JP5448025B2 - 積層型トレイおよびトレイ展開機構 - Google Patents

Description

本発明は複数枚の光ディスクに情報の記録、または再生を行う記録再生装置において、複数枚の光ディスクを積層しコンパクトに収納した積層型トレイ、及び積層したトレイから光ディスクを複数の記録再生装置へ展開し搬送する機構、及びこれらを併せた積層型トレイ展開システムに関する。

近年、コンピュータで扱われる情報量の大容量化に伴い、情報を蓄える記憶装置の大容量化が著しい。

その記憶装置の主な物としてはハードディスク、光ディスク等を始めとするディスク状の記憶媒体、磁気テープがあげられる。

ハードディスクは他の二つよりも記録再生の高速性やランダムアクセス性に優れるため主記憶装置として用いられ、アーカイブやバックアップ用途には、光ディスク等を始めとするディスク状の記憶媒体や磁気テープが用いられている。

磁気テープは光ディスク等を始めとするディスク状の記憶媒体に対し、低価格と、単位体積あたりの記録容量の点で優れ、一方、ランダムアクセス性と保存性の点で劣っている。

そこで、光ディスクを始めとするディスク状の記憶媒体と磁気テープの優位点を合わせ持つ、低価格で大容量、かつ、ランダムアクセス性と保存性に優れた記憶装置の登場が望まれている。

上記に関連して、特許文献１（特開平１０−６４１５８号公報）には、ディスク装置に係る発明が開示されている。
特許文献１発明のディスク装置は、複数のディスク支え体と、初期案内部と、回転駆動部材とが設けられていることを特徴とする。ここで、複数のディスク支え体は、ディスクが設置されるものであり且つディスクの面に直交する方向に重ねて配置されているものである。支持部材は、ディスク支え体をディスク面と交叉する方向へ移動可能に支持するものである。初期案内部は、支持部材に対して相対的に移動しその移動位置に応じてディスク支え体の位置を設定する選択部材とが設けられ、選択部材には、選択部材が初期位置にあるときに隣接するディスク支え体を所定間隔で支持するものである。回転駆動部材は、初期位置から選択部材が移動するにしたがって隣接するディスク支え体の間隔を広げる拡開案内部が設けられ、且つディスク支え体の間隔が広げられたときに両ディスク支え体の間に侵入して、ディスク支え体上のディスクを回転駆動可能に支持するものである。

また、特許文献２（特開２００４−１４５９７３号公報）には、ディスク駆動装置に係る発明が開示されている。
特許文献２発明のディスク駆動装置は、シート状で可撓性を有する複数枚の光ディスクを積載してディスクカートリッジに収納してなり、光ディスクをチャッキングして回転駆動するものである。このディスク駆動装置は、間隔拡張手段を備えたことを特徴とする。この間隔拡張手段は、光ディスクのチャッキング状態において、光ディスク間の間隙を、少なくとも光ピックアップの挿入が可能な間隔まで広げるものである。

また、特許文献３（特開２００６−２１６１５６号公報）には、トレーに係る発明が開示されている。
特許文献３発明のトレーは、複数の情報記録ディスクと、複数の情報記録ディスクを収納するトレー本体とを備える。このトレーは、複数の情報記録ディスクが互いに接して積み重ねられてトレー本体に収納されていることを特徴とする。複数の情報記録ディスクは、互いに径の異なる中央穴を有する。複数の情報記録ディスクは、同軸上に、且つ、複数の情報記録ディスクにおける中央穴の径が所定方向に小さくなるように互いに接して積み重ねられて前記トレー本体に収納されている。

また、特許文献４（特開２００７−１４１３１８号公報）には、カートリッジに係る発明が開示されている。
特許文献４発明のカートリッジは、１枚以上の薄型フレキシブルディスクを収容した複数のトレイを多層状に保持するものである。トレイには、薄型フレキシブルディスクを収容するための凹部が設けられている。凹部の底面には、薄型フレキシブルディスクの内周縁の内径よりも僅かに小さい径の円柱形状の凸部が設けられている。凸部が薄型フレキシブルディスクの内周縁に係合することにより、薄型フレキシブルディスクが前記トレイ内に固定的に保持される。

特開平１０−６４１５８号公報 特開２００４−１４５９７３号公報 特開２００６−２１６１５６号公報 特開２００７−１４１３１８号公報

ランダムアクセス性と保存性の点で優れている光ディスク等の記憶媒体を大容量化する方法として、積層され収納されている複数枚の光ディスクを用いる。この積層された光ディスクを記録再生装置に搬送するときには、特開２００６−２１６１５６にあるように、光ディスクケース上に積み重ねられている光ディスクに対して順次取り出し搬送する例や、ディスクの内径を順次小さくし、階段状のスピンドルを用いる事例が示されている。しかし、これらの事例では順次上から取り出すためディスク搬送に時間がかかったり、様々な種類の内径のディスクが必要となりディスクのコストや、スピンドルの構成が複雑になることから装置のコストが高くなることが問題となっていた。

本発明の目的は、光ディスクの記憶媒体を特別な構造としなくても光ディスクの記憶媒体をコンパクトに積層して収納することができ、しかも、複数の記録再生装置に同時に光ディスクの記憶媒体をロードできるように各記憶媒体の間に適切な間隙を形成させることのできる積層型トレイおよびトレイ展開機構と積層型トレイ展開システムを提供することにある。

本発明による積層型トレイは、所定のディスク状記憶媒体を搭載するためのトレイである。この積層型トレイは、ディスク状記憶媒体を格納するための窪みと、窪みの周囲に配置されてトレイを厚み方向に貫通する複数の穴とを具備する。窪みの形状は、ディスク状記憶媒体の直径以上の直径と、ディスク状記憶媒体の厚み以上の厚みを有する。この積層型トレイは、窪みにディスク状記憶媒体を格納した状態で、厚み方向に積層可能である。

本発明の積層型トレイにより、ディスク状の記憶媒体を積層してコンパクトに収納することができる。また、この積層型トレイを用いることで、ディスク個別に特殊な構造とすることなく積層型トレイから光ディスクドライブへ展開し、搬送を行うことが可能である。

添付図面を参照して、本発明による積層型トレイおよびトレイ展開機構を実施するための最良の形態を以下に説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図面を参照して説明する。この実施形態では、展開する光ディスク積層トレイの枚数が９枚であるが、この数値はあくまでも一例であって、別の値であっても問題無い。

図１は、本発明の第１の実施形態における積層型トレイ展開システム全体の斜視図である。６は光ディスクカートリッジ１を収納するストッカー、７は光ディスクカートリッジ１の展開を行う展開機構、９は光ディスク１０から情報の記録再生を行う光ディスクドライブ、８は空気圧により吸着動作を行う吸着ピンセットであり、この吸着ピンセット８により、光ディスク１０を展開機構７から光ディスクドライブ９へ搬送する。

図２は、積層型トレイを内包する光ディスクカートリッジ１の斜視図である。図３は、積層型光ディスクカートリッジを示す斜視図である。光ディスクカートリッジ１を分解すると、最上部は光ディスクカートリッジ１の外側を構成するカートリッジカバー２、最下部は光ディスクカートリッジ１の外側を構成するカートリッジベース３である。このカートリッジカバー２及びカートリッジベース３の間には、９セットの光ディスクと積層型トレイ１１〜１９があり、上部から順に、光ディスク１０を乗せた第１トレイ１１、その下に光ディスク１０を乗せた第２トレイ１２、さらに光ディスク１０を乗せた３番目の第３トレイ１３と、順に…一番下方の９番目のトレイは、光ディスク１０を乗せた第９トレイ１９の構成となる。

前記光ディスク１０及び積層型トレイ１１〜１９を内包するようにカートリッジカバー２及びカートリッジベース３をまとめて、図３に示すような箱状の光ディスクカートリッジ１となる。

図４は、前記トレイの中で、ｎ番目（ここでは１≦ｎ≦９）の第ｎトレイ２２の斜視図である。第ｎトレイ２０は長方形の外形で、中央部には光ディスク１０を収納するための円筒形状の窪み４０が形成される。その窪み４０の内径φｄは光ディスク１０の外径より多少大きめで、窪み４０の深さは光ディスク１０の厚さより多少深めである。

第ｎトレイ２０の円筒状の窪み４０の中心からｘ方向にそれぞれＬ２、Ｌ１、及びｙ方向にそれぞれＬ３、Ｌ４離れたところに直径φＤｎの円形の穴３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄの４箇所あけられている。

図５は、光ディスクカートリッジ１を分解し、カートリッジカバー２とカートリッジベース３及び第１トレイ１１から第９トレイ１９までのそれぞれの上面図である。

図４に示す前記の第ｎトレイ２２の説明と同じく、上から１番目の第１トレイ１１には直径φｄの窪み４０があり、その中心からそれぞれｘ方向Ｌ１、Ｌ２及びｙ方向Ｌ３、Ｌ４離れたところに直径φＤ１の円形の穴３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄが４箇所開けられている。

同様に、２番目の第２トレイ１２にも、同様な窪み４０と同じ位置に直径φＤ２の穴３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが４箇所開けられている。同様に、３番目の第３トレイ１３には、同様な窪み４０と同じ位置に直径φＤ３の円形の穴３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、３３ｄが４箇所開けられている。以降、同様に、最後下方の９番目の第９トレイまで、同様な窪み４０と、各トレイと同じ位置に直径φＤ９の円形の穴３９ａ、３９ｂ、３９ｃ、３９ｄがあけられている。

つまり、各トレイは、それぞれ同じ位置に光ディスク収納用の窪み４０と、それぞれ同じ位置に円形の４箇所の穴をもつ。即ち４箇所の穴は各トレイの穴は同心上にある。

このとき、各トレイにおける４箇所の穴の直径は上方の第１トレイ１１から下方の第９トレイ１９まで、順に大きくなっている。即ち、φＤ１＜φＤ２＜φＤ３＜…＜φＤ９である。

次に、前記光ディスクカートリッジ１を展開し、前記光ディスク１０及び積層型トレイ１１から１９までをある間隔を設け支持を行う展開機構について説明を行う。

図６〜図９は、光ディスクカートリッジ１を展開する展開機構７の主要な部分の斜視図であり、図１０は、その側面図である。

図６は、光ディスクカートリッジ１が展開する前の状態であり、光ディスクカートリッジ１は展開機構７の上方に支持されている。ただし、ここで支持機構の図示はしていない。

展開機構７はベース４上に鉛直方向上向きに円錐曲面をもつ案内軸５ａ、５ｂ、５ｃが固定されている。案内軸５ａ、５ｂ、５ｃは下方が断面の円形の内径が大きく、上方が断面の円形の内径が小さく、上方の先端は図にあるように１点となる必要はない。これらの案内軸５ａ、５ｂ、５ｃは、光ディスクカートリッジ１内の第１トレイ１１から第９トレイ１９までにある同一の３箇所の穴３１ａ、３１ｂ、３１ｃと同じ位置で、ベース６に固定される。本実施例の積層型トレイ１１〜１９では、各トレイには４箇所の穴が設けられているが、それらの中で３箇所の穴を利用する。

即ち、案内軸５ａ、５ｂ、５ｃは、各トレイの窪み４０の中心からｘ方向にそれぞれＬ１、Ｌ２、及びｙ方向にそれぞれＬ３、Ｌ４離れたところに位置する。

図７は、展開機構７において、カートリッジカバー２は上方に支持され、光ディスク１０を内包した第１トレイ１１から第９トレイ１９を搭載したカートリッジベース３を、各トレイに形成された穴３０ａ、３０ｂ、３０ｃに対してそれぞれ案内軸５ａ、５ｂ、５ｃに沿って、下方へ移動させているところであり、光ディスクカートリッジ１が展開中の状態である。

そのとき、最小の内径の穴３１ａ〜３１ｃを持つ第１トレイ１１の内径φＤ１と、案内軸５ａ、５ｂ、５ｃの断面円状での内径が一致した位置で第１トレイは支持される。同様に、第２トレイ１２、第３トレイ、…と、積層トレイの上側から順に、案内軸５ａ、５ｂ、５ｃに順に支持される。

図８は、展開機構７において、カートリッジベース３が下方まで下降し、第９トレイ１９までの各トレイが順に、案内軸５ａ、５ｂ、５ｃに順に支持され、光ディスクカートリッジ１の全てのトレイが展開し、展開終了後の斜視図である。

トレイの展開に関して、第１トレイ〜第９トレイの基本構造は同様であるため、ｎ番目の第ｎトレイ２０を例にとって説明を行う。図９、図１０はｎ（１≦ｎ≦９）番目のトレイが案内軸５ａ、５ｂ、５ｃにより支持、展開した状態を示す。

円錐曲面をもつ案内軸５ａ、５ｂ、５ｃに従って、光ディスクカートリッジ内の各トレイ１１〜１９に設けられた穴部３１〜３９に挿入し、順次各トレイ下方へ移動させる。上方から、順に第１トレイ１１、第２トレイ１２、とカートリッジベース３にもうけられた穴部と円錐形状の案内軸における円形断面の直径が一致した位置でトレイの下降が止まり、トレイが支持される。

図９は、上からｎ−１番目、ｎ番目、ｎ＋１番目にある第ｎ−１番トレイ２１、第ｎ番トレイ２０、第ｎ＋１番トレイ２３を示す。これらのトレイにも、４箇所の穴が同心上に開けられており、それぞれの内径φＤｎ−１、φＤｎ、φＤｎ＋１の穴が開けられている。第ｎトレイ２２上におけるこの４箇所の穴の直径φＤｎは、上部に位置する第１トレイ１１から下部に位置する第９トレイの順に、φＤｎの値は順に大きくなる。

これらのトレイ２１、トレイ２２、トレイ２３はトレイ上にある案内穴にガイドシャフト５ａ、５ｂ、５ｃを下のトレイ２３から順に、トレイ２２、トレイ２１と通すことにより、各ガイドシャフト５ａ、５ｂ、５ｃの直径と案内穴との直径が一致した位置で各トレイは支持される。トレイ２１はＨｎ−１の高さ、トレイ２２はＨｎ、トレイ２３はＨｎ＋１の高さとなる。

前述のように、各トレイ２１、２２、２３には案内軸用の円形のφＤｎ−１、φＤｎ、φＤｎ＋１であけられており、この４つの穴のうち、３つの穴に案内軸５ａ、５ｂ、５ｃの上部の細いほうから挿入する。

案内軸は同一形状であり、各トレイの穴径と案内軸のある高さにおいて、断面の円における直径が一致したところで、トレイは落下しなくなり、案内軸に支持が行われる。

図１０はそのときのトレイ２２近傍の側面図をあらわす。トレイｎの穴の直径と案内軸の断面における円の直径が一致したときのφＤｎ、同様にφＤｎ＋１に関して、φＤｎ＋１とφＤｎの差が全てのｎに対して同じであれば、トレイの間隔Ｗｎ（＝Ｈｎ−Ｈｎ＋１）は等間隔となり、トレイは等間隔に展開が可能となる。

図１１は、光ディスク１０を吸着しているときの吸着ピンセット８の拡大図である。

また、各吸着ピンセット８の先端には、光ディスク１０の中央の穴を避けて光ディスク１０の上面側を吸引する３個一組の吸着パッド５２ａ、５２ｂ、５２ｃが設けられている。

各吸着パッド５２ａ、５２ｂ、５２ｃはゴム等からなる吸盤状の部材であり、図示しない真空ポンプに耐圧チューブ等を介して接続され、真空ポンプのオン・オフ操作あるいは開閉バルブの操作等によって、真空引きによる光ディスク１０の吸着作業やリリース作業が行われる。

次に、図１２から図１６を用いて、光ディスクカートリッジ１から光ディスク１０を展開し、それぞれの光ディスク１０を市販の光ディスクドライブ９へ搬送する動作の説明をする。

ストッカー６には複数個の光ディスクカートリッジ１が格納されている。そのストッカー６より、選択された光ディスクカートリッジ１は、アクチュエータ４１上の可動部であるアーム４２により、展開機構７の上部まで引き出される。

図１２は、光ディスクカートリッジ１が展開機構７上に引き出された状態での積層型トレイ展開システムの斜視図でる。図１３は、特にトレイ展開機構部での拡大された斜視図である。

次に、前述のように、展開機構７では、垂直方向に可動可能なリニアアクチュエータ４３によりテーブル４４を展開機構７の上部から鉛直方向下向きに移動させることにより、光ディスクカートリッジ１から光ディスク１０を搭載した各トレイ１１〜１９へと展開動作を行う。

図１４は、光ディスク１０を搭載したトレイ１１〜１９が展開されたところのトレイ展開機構部の斜視図である。

図１５は、光ディスク１０を搭載したトレイ１１〜１９が展開されたところの積層型トレイ展開システムの斜視図である。トレイ１１〜１９上の各光ディスク１０に対して、９台の吸着ピンセット８を用いて、各光ディスク１０を各光ディスクドライブ９へ搬送する動作に移る。

９台の各吸着ピンセット８を、水平方向に可動を行うアクチュエータ４６と垂直方向に可動を行うアクチュエータ４７を用いて、第１トレイ１１から第９トレイ１９までの各トレイ上の窪み４０内にある各光ディスク１０上に移動させる。

各吸着ピンセット８の吸着パッド５２ａ、５２ｂ、５２ｃが光ディスク１０上に接し、図示していない真空ポンプ等の真空発生装置を用いて吸引力を発生、電磁弁などの切換により、光ディスク１０を吸引し、各吸着ピンセット８に光ディスク１０を吸着させる。

図１６は、光ディスク１０を吸着した吸着ピンセット８の、第１トレイ１１から第９トレイまでの展開機構７から各光ディスクドライブ９上のドライブトレイ５６へ、アクチュエータ４６、アクチュエータ４７を用いての搬送状態の斜視図である。

光ディスク１０を吸着した各吸着ピンセット８が、各光ディスクドライブ９のドライブトレイ５６上に、アクチュエータ４６及びアクチュエータ４７を用いて移動し、図示しない電磁弁などを用い吸着ピンセットを真空破壊状態にすることにより、各吸着ピンセット８から各光ディスク１０を離脱することにより、ドライブトレイ５６上に光ディスク１０が搭載される。図１７は、光ディスク１０がドライブトレイ５６に搬送された状態の斜視図である。

ドライブトレイ５６上の光ディスク１０は、光ディスクドライブ９のローディング動作の後に、情報の記録再生が行われる。

以上の動作により、光ディスクカートリッジ１から光ディスク１０が展開され、それぞれの光ディスク１０は光ディスクドライブ９へと効率的に搬送され、光ディスク１０に情報の記録再生が可能となる。

（第２の実施形態）
図１８に、本発明の第２の実施形態における展開機構の主要部を示す。本構成の案内軸５５ａ、５５ｂ、５５ｃは、前実施例と同様ベース４上に垂直方向上向きに３本立てられている。案内軸５５ａ、５５ｂ、５５ｃは上方から順にφＤ１、φＤ２、φＤ３、…の直径をもつ同心円筒による階段型の形状であり、これら案内軸５５ａ、５５ｂ、５５ｃを用いることにより、案内軸５ａ、５ｂ、５ｃと比較して、確実に各光ディスク１０を高さＨ１、Ｈ２、Ｈ３…Ｈ９てと展開することが可能である。

図１は、本発明の第１の実施形態における積層型トレイ展開システム全体の斜視図である。 図２は、積層型トレイを内包する積層型光ディスクカートリッジの斜視図である。 図３は、積層型光ディスクカートリッジの斜視図である。 図４は、第ｎトレイの斜視図である。 図５は、各トレイの上面図である。 図６は、光ディスクカートリッジが展開する前の状態における、展開機構主要部の斜視図である。 図７は、光ディスクカートリッジの展開途中の状態における、展開機構主要部の斜視図である。 図８は、光ディスクカートリッジの展開終了後の状態における、展開機構主要部の斜視図である。 図９は、展開後の光ディスクカートリッジについて説明するための、展開機構主要部の斜視図である。 図１０は、展開後の光ディスクカートリッジについて説明するための、展開機構主要部の側面図である。 図１１は、吸着ピンセット部の斜視図である。 図１２は、光ディスクカートリッジが展開機構上に引き出された状態における、装置全体の斜視図である。 図１３は、光ディスクカートリッジが展開機構上に引き出された状態における、展開機構部の斜視図である。 図１４は、光ディスクカートリッジの展開終了後の状態における、展開機構部の斜視図である。 図１５は、光ディスクカートリッジの展開終了後の状態における、装置全体の斜視図である。 図１６は、吸着ピンセットが光ディスクを吸着した状態における、装置全体の斜視図である。 図１７は、光ディスクがドライブトレイに搬送された状態における、装置全体の斜視図である。 図１８は、本発明の第２の実施形態における展開機構部の斜視図である。

符号の説明

１ 光ディスクカートリッジ
２ カートリッジカバー
３ カートリッジベース
４ ベース
５ａ、５ｂ、５ｃ 案内軸
６ ストッカー
７ 展開機構
８ 吸着ピンセット
９ 光ディスクドライブ
１０ 光ディスク
１１ 第１トレイ
１２ 第２トレイ
１３ 第３トレイ
１４ 第４トレイ
１５ 第５トレイ
１６ 第６トレイ
１７ 第７トレイ
１８ 第８トレイ
１９ 第９トレイ
２０ 第ｎトレイ
２１ 第（ｎ−１）トレイ
２３ 第（ｎ＋１）トレイ
３０ 窪み
３１ａ〜４０ｄ 穴
４１ アクチュエータ
４２ アーム
４３ アクチュエータ
４４ テーブル
４６ アクチュエータ
４７ アクチュエータ
５１ アーム
５３ａ〜５３ｃ 吸着パッド
５６ ドライブトレイ
６５ａ、６５ｂ、６５ｃ 案内軸

Claims (3)

1. ディスク状の記憶媒体を搭載し、
   穴が形成された複数のトレイを厚み方向に積層して構成される積層型トレイであって、
   前記穴は全てのトレイを積層した状態において、それぞれのトレイで前記厚み方向に共通の中心軸を持って積層順に従って、
   穴の大きさが順次小さくなり、
   前記複数のトレイのそれぞれが、互いの間に所定の間隔を設けて支持するように展開可能であることを特徴とした積層型トレイ。
2. 前記穴が各トレイに３箇所以上設けられることを特徴とした請求項１に記載の積層型トレイ。
3. 請求項１に記載の積層型トレイの積層方向の間隔をそれぞれ所定の間隔に拡張し、支持するための展開機構であって、
   各トレイの厚み方向である積層方向に従って、太さが順次小さくなる前記穴の中心軸と同じ中心軸を有する案内軸を有し、
   前記各トレイが有する前記各穴と前記案内軸のはまりあうところで、前記各トレイを支持することを特徴とした展開機構。

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