JP2000166215A - リニアモータ駆動装置及び光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型磁気機構で、少ない駆動電流で、高速か
つ、高精度なリニアモータ駆動装置を提供すること、さ
らには、このリニアモータ駆動装置を用いることで、小
型、低消費、かつ高速アクセスを可能とする光ディスク
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 多極界磁マグネット１０１と、推力発生
用の複数個の電機子コイル１０４Ａ〜１０４Ｃと、電機
子コイル１０４Ａ〜１０４Ｃに対応した磁気センサとか
らなる多極リニアモータの駆動において、マグネットの
安定着磁域のみを使って電機子コイル１０４Ａ〜１０４
Ｃを切換え駆動する構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスク装置、
ハードディスク装置等のディスクドライブ装置に搭載さ
れて光学ヘッドや磁気ヘッド等のピックアップをディス
ク半径方向に高速・高精度に移動させるピックアップ送
り装置を始めとする、リニアモータ駆動及び光ディスク
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】この種の送り装置としては、一般に前述
の光ディスクドライブ装置では、ＤＣモータを用いたギ
ヤ減速方式、ステッピングモータを使ったリードスクリ
ュー方式、さらには単極の界磁マグネットで構成される
ボイスコイル型リニアモータを用いた方式の送り装置が
従来より用いられている。しかしながら、上記各方式の
送り装置によれば、光ピックアップの移動速度が遅いた
め、高速シークが困難であるという問題点が存在する
（特開平１０−６９７３８号公報参照）。即ち、ＤＣモ
ータを用いたギヤ減速方式やステッピングモータを用い
たリードスクリュー方式では、減速部を有するため、そ
の分、光ピックアップの移動速度が低下する。

【０００３】また、単極界磁マグネットで構成されるボ
イスコイル型リニアモータ方式では、シークストローク
長が長くなればなるほどコイル上の有効磁束密度が減少
し感度がダウンするため、消費電流の割に光ピックアッ
プの移動速度が大きくできなくなる。それでも、ボイス
コイル型リニアモータ方式では磁気機構を大きくし、電
流を多く流すことで高速な移動速度が得られるため、光
磁気ディスクドライブ装置等の特に高速アクセス性能が
要求される装置では本方式が多く採用されている。

【０００４】また、ボイスコイル型リニアモータ方式に
おける本問題点を解決する方式として、前述の特開平１
０−６９７３８号公報によれば、ピックアップをディス
クの半径方向に移動させるピックアップの送り装置にお
いて、前記ピックアップを前記ディスクの半径方向に移
動させる手段が、界磁マグネットと電機子コイルを有す
る同期型リニアモータである方式を開示している。

【０００５】ここでいう同期型リニアモータとは、「電
機子コイルと界磁マグネットとの相互作用により移動磁
界の移動速度に同期して移動するモータ」と定義される
ものをいい、図１６〜１８に基づき同期型リニアモータ
を用いた方式の送り装置を説明する。図１６は従来の送
り装置の構成図、図１７は従来の送り装置の動作説明
図、図１８は従来の送り装置の動作説明図である。図１
６に示すように、この同期型リニアモータは、ディスク
ドライブ装置の図示しない固定ベースであるメインシャ
ーシ上に載置された多極界磁マグネット（永久磁石）１
６０１と、これに対向配置された電機子コイル１６０２
で構成されている。電機子コイル１６０２は、一端側が
光ピックアップ１６０３の一側方に連結された中間連結
部材１６０４の他端部に取り付けられている。中間連結
部材１６０４にはガイド軸１６０５が挿通されている。
ガイド軸１６０５は、同期型リニアモータによってディ
スク（図示せず）の半径方向に相当するＸ軸方向に移動
される光ピックアップ１６０３の移動を円滑に案内す
る。

【０００６】また、多極界磁マグネット１６０１と電機
子コイル１６０２の位置関係の検出のため、ホール素子
１６０６が各電機子コイル１６０２の内側に取り付けら
れている。ここで、この同期型リニアモータは、電機子
コイル１６０２がＡ、Ｂ、Ｃの３相配設されており、電
機子コイル１６０２の３相分の長さと多極界磁マグネッ
ト１６０１の４極分の長さが等しくなっている。この同
期型リニアモータの基本の駆動方法は、３相の電機子コ
イルコイルＡ、Ｂ、Ｃに図１７に示すような互いに位相
が１２０度ずれた電流を通電することにより行われる。

【０００７】次に、図１７及び図１８に基づき同期型リ
ニアモータの移動の原理について説明する。まず、電機
子コイル１６０２と多極界磁マグネット１６０１の位置
関係が図１８（ａ）に示す位置関係にある場合に、図１
７に示すａ点のように電機子コイルＢに＋側の最大電流
を、電機子コイルコイルＡ、Ｃに−側の中間値程度の電
流を通電する。すると、図１８（ａ）に示すように、電
機子コイル１６０２のコイル部に磁界が発生し、多極界
磁マグネット１６０１と作用して電機子コイル１５０２
及びこれに連結された光ピックアップ１６０３に右方向
に力が加わる。

【０００８】従って、電機子コイル１６０２は矢印で示
す右方向に所定距離移動する。そして、右方向への移動
の結果、電機子コイル１６０２と多極界磁マグネット１
６０１の位置関係は図１８（ｂ）に示す位置関係にな
る。この状態では、図１７のｂ点のように電機子コイル
コイルＡに−側の最大電流を流し、電機子コイルコイル
Ｂ、Ｃに＋側の中間値程度の電流を通電する。すると、
コイル部に図１８（ｂ）に示すような磁界が発生し、多
極界磁マグネット１６０１と作用して電機子コイル１６
０２を更に右方向に移動させる。以下同様にして図１８
（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）の状態で図１７中のｃ点、ｄ
点、ｅ点のようにコイルに電流を通電すると、光ピック
アップ１６０３が右方向に移動していく。

【０００９】以上のように電機子コイル１６０２と多極
界磁マグネット１６０１の位置関係に応じて電機子コイ
ルコイルＡ、Ｂ、Ｃに通電する電流を変化させれば電機
子コイル１６０２及び光ピックアップ１６０３を移動さ
せることができる。電機子コイル１６０２の通電タイミ
ングについては、各電機子コイル１６０２の内側に取り
付けられたホール素子１６０６で、多極界磁マグネット
１６０１の極に対する位置関係を検出し、これを論理処
理することで生成している。

【００１０】上記した同期型リニアモータは、図１６に
示すように、上述の単極マグネットのボイスコイルモー
タとは異なって、マグネットを多極構成とすることでコ
イル上の有効磁束密度を高め、感度のアップを図ってい
る。理論的には、 Ｂ×Ｓ＝Ｂｒ×Ｓ’ Ｂ ：空隙の磁束密度 Ｓ ：マグネットの極当たりの表面積 Ｂｒ：ヨークの飽和磁束密度 Ｓ’：ヨーク中の磁束の通る断面積 において、ＢｒおよびＳ’が物理的に限られた値であ
り、多極にすることでＳが小さくできるため、結果的に
Ｂが大きくできることで、大きな感度が得られる。従っ
て、例えば極数を４極に分割すれば単極に比べて、理論
的には４倍の感度を持たせることが可能となり、消費電
力を節約できるとともに、その分より簡単に高速化が図
れることになるわけである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した特開
平１０−６９７３８号公報に記載される技術では、図１
９、２０（図１９、２０は従来の送り装置の動作説明図
であって、図示状態を基準にして電機子コイル１６０２
を右方向に駆動したときの、ホール素子出力、駆動電
流、各電機子コイル発生感度、全電機子コイルトータル
発生感度を図示したものである）に示すように、多極界
磁マグネット１６０１の着磁状態として、各極の中央部
は安定に着磁された安定着磁域が、各極の両端部は機械
的に不十分な着磁となった非安定着磁域が必ず存在する
ため、この非安定着磁域で駆動された部分は発生感度が
ダウンし、トータル感度として、最大感度点に対して少
なくとも３０％以上の感度ダウン点が時間とともに（位
置に応じて）発生してしまう。

【００１２】従って本方式を送り装置に使用すると、低
消費での高速移動は可能なものの、低速移動時にこの感
度ダウン域による速度むらが大きく発生、しいては速度
制御不能状態が発生し（感度フラット域では、駆動電流
を微小パルス等に変えることで微妙な速度制御も可能で
あるが、大きな感度ダウン域では微小電流駆動は行えな
いため、不測に大きな感度ダウン域が発生するような従
来の装置では本方式での速度制御は不能となる）、例え
ば、光ディスク装置の送り装置としてはシーク終了直前
の位置決め精度の劣化による再シークの発生（アクセス
タイムの増大）、さらにはトラック引き込みミスによる
暴走状態の発生等、ドライブ装置としての性能を著しく
損なうことになる。

【００１３】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、小型磁気機構で、少ない駆動電流で、かつ高速、高
精度なリニアモータ駆動装置を提供すること、さらに
は、この送り装置を用いることで、小型、低消費で、か
つ高速アクセスを可能とする光ディスク装置を実現する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、界磁を発生させるマグネットを直線状に複
数配設して多極界磁マグネットを形成し、多極界磁マグ
ネットに対向して、推力発生用の複数個の電機子コイル
を移動自在に配設し、電機子コイルに対応した磁気セン
サを配設してなるリニアモータと、磁気センサの出力に
より多極界磁マグネットの着磁極性を検出する着磁極性
検出器と、磁気センサの出力により多極界磁マグネット
の安定着磁域を検出する安定着磁域検出器と、電機子コ
イルに対応した駆動器とを有するリニアモータ駆動装置
であって、駆動器が、着磁極性検出器の出力により複数
個の電機子コイルのいづれかを選択して駆動極性を切り
換える機能、および、安定着磁域検出器の出力により駆
動出力をミュートする機能を有することを特徴とするリ
ニアモータ駆動装置である。

【００１５】本発明によれば、小型磁気機構で省駆動電
力の高速高精度のリニアモータ駆動装置を提供すること
ができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、界磁を発生させるマグネットを直線状に複数配設し
て多極界磁マグネットを形成し、多極界磁マグネットに
対向して、推力発生用の複数個の電機子コイルを移動自
在に配設し、電機子コイルに対応した磁気センサを配設
してなるリニアモータと、磁気センサの出力により多極
界磁マグネットの着磁極性を検出する着磁極性検出器
と、磁気センサの出力により多極界磁マグネットの安定
着磁域を検出する安定着磁域検出器と、電機子コイルに
対応した駆動器とを有するリニアモータ駆動装置であっ
て、駆動器が、着磁極性検出器の出力により複数個の電
機子コイルのいづれかを選択して駆動極性を切り換える
機能、および、安定着磁域検出器の出力により駆動出力
をミュートする機能を有することを特徴とするリニアモ
ータ駆動装置であり、小型磁気機構で、少ない駆動電流
で、かつ高速、高精度な送りを可能とする送り装置が構
成できるという作用を有する。

【００１７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のリニアモータ駆動装置において、駆動器はＰＷＭ駆動
装置であることを特徴とするリニアモータ駆動装置であ
り、さらに少ない駆動電流で、かつ高速、高精度な送り
を可能とする送り装置が構成できるという作用を有す
る。

【００１８】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のリニアモータ駆動装置において、電機子コイルを形成
するコイル数を３個、磁気センサ数を２個とし、電機子
コイルを駆動方向に第１、第２、第３の電機子コイルと
して配置したとき、磁気センサを第１および第３の電機
子コイルの略推力発生中心にそれぞれ配置し、第１から
第３の電機子コイルまでの総コイル長は多極界磁マグネ
ットの単極あたりの安定着磁域長以下であり、第１の電
機子コイルと第２の電機子コイルの間および第２の電機
子コイルと第３の電機子コイルの間のギャップ長は多極
界磁マグネットの非安定着磁域長以上の機械寸法である
ことを特徴とするリニアモータ駆動装置であり、シンプ
ルな構成で高速、高精度な送りを可能とする送り装置が
構成できるという作用を有する。

【００１９】請求項４に記載の発明は、少なくとも対物
レンズをフォーカス方向に移動可能に第１の支持手段が
支持し、対物レンズをフォーカス方向に第１の駆動手段
が駆動させる可動部と、可動部をトラック方向に大きく
移動可能に支持する第２の支持機構と、可動部をトラッ
ク方向に大きく駆動する第２の駆動手段とを有する光デ
ィスク装置であって、第２の駆動手段を駆動させる装置
として請求項１ないし３のいづれかに記載するリニアモ
ータ駆動装置を用いたことを特徴とする光ディスク装置
であり、シンプルな構成で小型、低消費で、かつ高速ア
クセスを可能とする光ディスク装置が構成できるという
作用を有する。また本発明は、トラックアクチュエータ
とシークモータを兼用した１段シークとする場合にも適
用でき、この場合にはトラックアクチュエータ側の消費
電流が削減でき、さらに低消費を可能とする光ディスク
装置が構成できるという作用を有する。

【００２０】請求項５に記載の発明は、少なくとも対物
レンズをフォーカス方向に移動可能に第１の支持手段が
支持し、対物レンズをフォーカス方向に第１の駆動手段
が駆動させる可動部と、可動部をトラック方向に大きく
移動可能に支持する第２の支持機構と、可動部をトラッ
ク方向に大きく駆動する第２の駆動手段と、符号化され
た情報信号がピット列として記録されているディスクを
回転駆動するスピンドルモータと、ディスク上のトラッ
クに記録されている情報を光学的に読み取る光学系とか
らなる光ピックアップを有する光ディスク装置であっ
て、第２の駆動手段を駆動させる装置として請求項１な
いし３のいづれかに記載するリニアモータ駆動装置を適
用し、かつ、駆動器は光ピックアップ内の第２の駆動手
段の近傍に実装することを特徴とする光ディスク装置で
あり、小型、低消費、高速アクセスで、かつ、Ｓ／Ｎ比
の優れたデータ再生を可能とする光ディスク装置が構成
できるという作用を有する。

【００２１】請求項６に記載の発明は、少なくとも、対
物レンズをフォーカス方向に移動可能に第１の支持手段
が支持し、対物レンズをフォーカス方向に第１の駆動手
段が駆動させる可動部と、可動部をトラック方向に大き
く移動可能に支持する第２の支持機構と、可動部をトラ
ック方向に大きく駆動する第２の駆動手段と、符号化さ
れた情報信号がピット列として記録されているディスク
を回転駆動するスピンドルモータと、ディスク上のトラ
ックに記録されている情報を光学的に読み取る光学系と
からなる光ピックアップを有する光ディスク装置であっ
て、第２の駆動手段を駆動させる装置として請求項１な
いし３のいづれかに記載のリニアモータ駆動装置を適用
し、かつ、光学系は光ピックアップ内の固定部に配置す
ることを特徴とする光ディスク装置であり、請求項５と
は別の構成で、小型、低消費、高速アクセスで、かつ、
Ｓ／Ｎ比の優れたデータ再生を可能とする光ディスク装
置が構成できるという作用を有する。

【００２２】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１におけるリニアモータ駆動装置の構成図、図２は図
１のリニアモータ駆動装置の駆動回路ブロック構成図、
図３は図１のリニアモータ駆動装置の動作説明図、図４
は図１の着磁極性検出器および安定着磁域検出器の配置
図である。

【００２３】図１は本発明を３相の電機子コイルで実現
したもので、１０１は多極界磁マグネット、１０２はセ
ンターヨーク、１０３はステータヨーク、１０４Ａ・１
０４Ｂ・１０４Ｃはそれぞれ独立に駆動可能なシリンダ
型の電機子コイル、１０５Ａ・１０５Ｃは前記多極界磁
マグネット１０１の着磁状態を検出するためのホール素
子である。基本的な動作としては、３つの電機子コイル
１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃのうち、多極界磁マグネ
ット１０１の安定着磁域に面した２つの電機子コイルが
常にオン状態となり、対応する多極界磁マグネット１０
１の極性にあわせて電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・
１０４Ｃの極性を切換え駆動することで、駆動位置によ
らず安定した推力を得られるようになっている。

【００２４】図１、図２により回路動作を簡単に説明す
る。図１に示すようにホール素子１０５Ａ・１０５Ｃが
電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｃの略推力発生中心に配
置されていることで、このホール素子１０５Ａ・１０５
Ｃの出力信号は対応する多極界磁マグネット１０１の着
磁状態を表すと同時に、対応する電機子コイル１０４Ａ
・１０４の駆動感度（推力）を表す構成となっている。
まず、ホール素子１０５Ａ・１０５Ｃの出力信号から着
磁極性検出器２０１により、各電機子コイル１０４Ａ・
１０４Ｂ・１０４Ｃに対応したモータ駆動極性切換信号
ＮＡ、ＮＢ、ＮＣを生成する。これは、多極界磁マグネ
ットであるため、同一方向駆動を行なうには各電機子コ
イル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃがその時に面してい
るＮ、Ｓ領域毎に駆動極性を切換えなければならないた
めで、入力された駆動信号ＴＲＯに対し、極性切換器２
０３を使用し、前記モータ駆動極性切換信号ＮＡ、Ｎ
Ｂ、ＮＣを用いて極性を切換えることで極性切換え後の
駆動信号ＴＲＯ１Ａ・ＴＲＯ１Ｂ・ＴＲＯ１Ｃを生成す
る。

【００２５】次に、安定着磁域検出器２０２により、各
電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃが多極界磁
マグネット１０１の安定着磁領域に面しているかを検出
した後、その中で意図したモータのみをオンとする（あ
るいは全ての電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４
Ｃが安定着磁域に面していても、そのうち一つをミュー
トする）ためのモータ駆動ミュート信号ＭＡ、ＭＢ、Ｍ
Ｃを生成する。そして、駆動信号ＴＲＯ１Ａ・ＴＲＯ１
Ｂ・ＴＲＯ１Ｃに対し、出力ミュート器２０４を使用
し、前記モータ駆動ミュート信号ＭＡ、ＭＢ、ＭＣを用
いてミュート処理を行なうことでミュート処理後の駆動
信号ＴＲＯ２Ａ・ＴＲＯ２Ｂ・ＴＲＯ２Ｃを生成する。
最後に、これらを各リニア駆動器２０５に入力し、各電
機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃを駆動するこ
とで、前述の動作を可能とする多極リニアモータが構成
される。

【００２６】次に、図３の駆動タイミングにおいて、Ｈ
Ａ＋、ＨＣ＋はそれぞれホール素子１０５Ａ・１０５Ｃ
のプラス側出力を、多極界磁マグネット１０１の斜線部
分は安定着磁領域（その他の部分は非安定着磁領域）を
示す。ここで図４に示す機械寸法条件が成り立つとする
と、ＨＡ＋、ＨＣ＋信号のフラットな部分はそれぞれ電
機子コイル１０４Ａ・１０４Ｃが多極界磁マグネット１
０１の安定着磁域に完全に面している状態を表している
ことになる。また、電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｃの
うちのどちらかの電機子コイル１０４Ａ（又は１０４
Ｃ）が非安定着磁域にあるときには、電機子コイル１０
４Ｂが安定着磁域に面していることになる。

【００２７】従って、多極界磁マグネット１０１の極性
に応じて面する電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０
４Ｃの極性を切り換えながら、前者の状態にある時に電
機子コイル１０４Ａ・１０４Ｃをオン、電機子コイル１
０４Ｂはオフとし、後者の状態にあるときに電機子コイ
ル１０４Ａ・１０４Ｃのうち非安定着磁域にある電機子
コイル１０４Ａ・１０４Ｃをオフ、電機子コイル１０４
Ｂをオンとすることで、常に安定着磁域のみを使用して
電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃを駆動する
ことができ、高感度でかつ場所によらず一定感度特性を
得る多極リニアモータ駆動が可能となる。付け加えてお
くが、本機械寸法条件はあくまで感度ダウン点を全く発
生させないための条件で、多少の条件からのずれはあっ
ても、感度ダウン量が２０％以下に押さえられる機械寸
法となっていれば、速度制御特性、プレイアビリティ特
性の確保上問題ないレベルとなる。

【００２８】次に、個別な説明図を使用して、もっと詳
細な回路動作の説明を行なう。図５は図２の着磁極性検
出器および安定着磁域検出器の回路図、図６は図５の各
検出器の動作説明図である。図５において５０１はコン
パレータ、５０２はＯＲゲート、５０３はＮＡＮＤゲー
ト、５０４はアナログマルチプレクサを示す。本発明で
は、構成上ホール素子数を減らすために、電機子コイル
１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃそれぞれにはホール素子
を配置せず、電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｃのみに配
置してそれぞれのモータ駆動極性切換信号・モータ駆動
ミュート信号を生成し、電機子コイル１０４Ｂ用につい
ては電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｃ用の信号から演算
・生成する構成をとっている。図６に示すように、まず
ホール素子１０５Ａの出力ＨＡ＋、ＨＡ−をコンパレー
タ５０１で単純にスライスすることで、 ＨＡ＋ ≧ ＨＡ− のとき Ｈｉｇｈ となるモータ駆動極性切換信号ＮＡが生成できる。

【００２９】次に、ＨＡ−信号を適当な抵抗比で分圧し
た信号ＨＡ−′（信号ＨＡを下側に適当なオフセットを
はかせた状態に相当：ここで「適当な」とは、有効とな
る電機子コイルが多極界磁マグネット１０１の安定着磁
領域に完全に対面し、推力の低下が発生しないような状
態となるような検出レベルとなるようにスライスレベル
を設定することを言う。）とＨＡ＋信号をコンパレータ
５０１でスライスすることで、 ＨＡ−′≧ ＨＡ＋ のとき Ｈｉｇｈ となる信号ＭＡ１が、ＨＡ＋信号を適当な抵抗比で分圧
した信号ＨＡ＋′（信号ＨＡ＋を下側に適当なオフセッ
トをはかせた状態に相当）とＨＡ−信号をコンパレータ
５０１でスライスすることで、 ＨＡ＋′≧ ＨＡ− のとき Ｈｉｇｈ となる信号ＭＡ２が生成でき、ＯＲゲート５０２により
このＯＲをとることでモータ駆動ミュート信号ＭＡが生
成できる。

【００３０】同様にして、モータ駆動極性切換信号Ｎ
Ｃ、およびモータ駆動ミュート信号ＭＣが生成できる。
次に、生成したモータ駆動ミュート信号ＭＡ、ＭＣに対
して、ＮＡＮＤゲート５０３をとることで、電機子コイ
ル１０４Ａ、もしくは１０４Ｃがオフのときに電機子コ
イル１０４Ｂをオンとするモータ駆動ミュート信号ＭＢ
が、さらに、生成したモータ駆動極性切換信号ＮＡ、Ｎ
Ｃに対して、アナログマルチプレクサ５０４を使用し、
モータ駆動ミュート信号ＭＡを切換え信号としてマルチ
プレクスすることで、電機子コイル１０４Ｂがミュート
解除されたときに有効駆動極性を示す電機子コイル１０
４Ｂ用のモータ駆動極性切換信号ＮＢが生成できる。

【００３１】次に、図７は図２の極性切換器および出力
ミュート器の回路図であって、図７（ａ）は極性切換器
および図７（ｂ）は出力ミュート器を示す。図７におい
て、５０５はオペアンプを示す。図７（ａ）において
は、前記のモータ駆動極性信号ＮＡを指令信号として、
オペアンプ５０５による差動アンプの入力をアナログマ
ルチプレクサ５０４により反転側を使用するか非反転側
を使用するかを切り換えることでアナログ極性切換えを
行なっている。図７（ｂ）においては、前記のモータ駆
動ミュート信号ＭＡを指令信号として、アナログマルチ
プレクサ５０４で入力信号と基準電位信号とを切り換え
ることでアナログミュート処理を行なっている。そし
て、駆動器としてこの種のリニアモータ駆動装置の駆動
に一般的に用いられるリニア装置駆動器を適用し、各電
機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃを駆動するこ
とで、３つの電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４
Ｃのうち、常に多極界磁マグネット１０１の安定着磁域
に面している２つを安定に選択・駆動するリニアモータ
駆動が可能となる。

【００３２】以上のように、本発明を用いることで、多
極界磁マグネットを使用したリニアモータ駆動において
安定着磁域のみを用いて複数コイルを切換え駆動するモ
ータ駆動が可能となり、小型磁気機構で、少ない駆動電
流で、かつ高速、高精度な送りを可能とする送り装置を
実現することが可能となる。

【００３３】（実施の形態２）図８に本発明の実施の形
態２におけるリニアモータ駆動装置の駆動回路ブロック
構成図を示す。これは、図２において駆動器の部分をＰ
ＷＭ駆動器２０６としたもので、実施の形態１で示した
効果に加えてＰＷＭ駆動による低消費効果をさらに上乗
せすることが可能となる。図９は図８のＰＷＭ駆動器の
回路構成図、図１０は図９の各部の動作波形図、図１１
は図２のリニア駆動器の回路構成図をそれぞれ表わし、
ＰＷＭ方式とリニア方式の効率について比較考察する。
ここでの効率とは、駆動コイル（リアクタンス分Ｌ、抵
抗分ｒａ）に供給する電力を一定とした場合のトランジ
スタおよびその他の駆動に必要な回路が消費する電力の
大小を考える。

【００３４】まず、従来のリニア方式では、駆動トラン
ジスタはスイッチング動作ではなく定電流領域で動作す
るため、駆動電圧Ｖｍからコイル因果電圧ＶＬ及びエミ
ッタ抵抗Ｒで降下する電圧を引いた残りの電圧が、その
コレクタ−エミッタ間にかかる。この電圧とコイル電流
ＩＬ（＝（Ｖｉｎ−Ｖｂｅ）／Ｒの定電流）との積が駆
動トランジスタの消費電力となる。すなわち、 Ｐｄ１＝Ｖｍ・ＩＬ−ＩＬ・ＩＬ・（Ｒ＋ｒａ） となる。一方、エミッタ抵抗の消費電力Ｐｄ２は、 Ｐｄ２＝ＩＬ・ＩＬ・Ｒ となる。したがって、駆動器のトータル消費電力Ｐｄは
両者の和となり、 Ｐｄ＝Ｖｍ・ＩＬ−ＩＬ・ＩＬ・（Ｒ＋ｒａ）＋ＩＬ・
ＩＬ・Ｒ となる。本式から分かるように、この方式においては、
駆動電圧Ｖｍと電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０
４Ｃに印加すべき電圧との差が大きいと（Ｖｍ≫ＩＬ・
ｒａであると）、駆動トランジスタの消費電力が増加し
（Ｐｄ１→大となり）、高効率は望めなくなる。しかし
ながら、光ディスク装置においては高速シークを実現す
るため、あるいは不測の外乱入力に対して制御精度を確
保するために、駆動電圧Ｖｍは対する必要感度を発生可
能な十分高めの値に設定しておく必要がある。さらに今
後、転送レートを上げるためにディスクの回転数は上が
る方向であることや、ディスク内に散在しているデータ
を高速に読み出すために、シークスピードも上がる方向
であることを考えると、駆動電圧Ｖｍはさらに余裕をも
った値が必要となり、効率は劣化する方向にある。

【００３５】次に、ＰＷＭ方式では、サーボ制御器から
制御信号をＰＷＭ信号で出力し駆動器内でそのままＰＷ
Ｍ駆動信号を生成して出力するタイプと、サーボ制御器
からはリニア信号として出力し駆動器内でＰＷＭパルス
に変換してＰＷＭ駆動信号を出力するタイプとあるが、
ここでは後者の形で説明する。入力された制御信号Ｖｉ
ｎはＰＷＭ変換器によりパルス信号Ｖｂに変換される
が、該パルスの周波数をモータの時定数（＝Ｌ／ｒａ）
に比較して十分高くとると、駆動用トランジスタがオン
時にリアクタンスＬに蓄えられていたエネルギ（図１１
中Ａ点におけるエネルギ総量＝Ｌ・ＩＬ・ＩＬ／２
［Ｊ］）が、駆動用トランジスタのオフ時にフライホイ
ールダイオードＤに流れるパスを通して同じく電機子コ
イル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃに流れるため（電流
ＩＤ）、結果的にトランジスタのオン・オフ時とも電機
子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃに駆動電流が流
れることになる。また、この場合の駆動トランジスタの
消費電力Ｐｄはオン時の損失とストレージ損失、ターン
オフ損失の和となる。すなわち、 Ｐｄ＝Ｖｃｅ（ｓａｔ）・ＩＬ＋Ｐｓｔｇ＋Ｐｏｆｆ となる。

【００３６】駆動器全体としては、フライホイールダイ
オードＤの順方向損失、およびリカバリ時のストレージ
損失、オフ時の損失をプラスしなければならないが、ト
ランジスタ、ダイオードともターンオフ損失は無視でき
ること、ストレージ損失についてもスイッチング特性の
優れたものを利用することによってこれを少なくするこ
とができるため、近似的にはトランジスタがオン時の損
失、およびダイオードのオン時の順方向損失をプラスし
たものをトータル損失としてみて差し支えない。本損失
は、前記のリニア方式駆動器の損失に比べればはるかに
少なく、高い効率が得られる。

【００３７】従って、実施の形態１で示したリニアモー
タ駆動方式と本ＰＷＭ駆動方式を組み合わせることで、
さらに少ない駆動電流で、かつ高速、高精度な送りを可
能とする送り装置が実現できる。

【００３８】（実施の形態３）図１２は本発明の実施の
形態３における光ディスクピックアップの構成図、図１
３は本発明の実施の形態３における光ディスク装置のブ
ロック図である。ここでは、トラック系の動作を１段で
駆動する１段サーボ用光ピックアップのモータ駆動方式
に、実施の形態１で示した多極リニアモータ駆動を適用
した例を示しているが、粗・密２段で駆動を行なう２段
サーボ用光ピックアップでも、粗の駆動に本方式を適用
する構成をとることで同様に考えられる。

【００３９】図１２において、１２０１はディスクの記
録面にレーザ光を集光させるための対物レンズ、１２０
２はディスクを搭載し回転するスピンドルモータ、１２
０３はディスクの面に垂直な方向（以下フォーカス方向
と称す）に動かすためのフォーカスアクチュエータ、１
２０４はディスクの半径方向（以下トラッキング方向と
称す）に動かすための実施の形態１に示す本発明の多極
リニアモータ（１０１〜１０５の各部品で構成される）
を示し、その他半導体レーザをはじめとする各種プリズ
ム・信号検出用ディテクタ・Ｉ／Ｖアンプ等の光学・検
出系を一体にして光ピックアップ１２０５を構成してい
る。

【００４０】図１３において、１３０１は情報信号が線
速度一定で記録されているディスク、１３０２は前記光
ピックアップ出力からアナログＲＦ信号を生成するＲＦ
信号検出器、１３０３は前記アナログＲＦ信号からディ
ジタルＲＦ信号（データ信号）を生成するＲＦ信号スラ
イサ、１３０４は前記ＲＦ信号スライサ出力に対して同
期をかけるためのＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ Ｌｏｃｋｅｄ
Ｌｏｏｐ）回路、１３０５は前記ＰＬＬ回路出力を使っ
て前記ＲＦスライサ出力から再生データを復調する復調
器、１３０６は前記ＲＦ信号検出器１３０２にて検出さ
れたサーボ信号にもとづいてサーボ制御を行なうサーボ
制御器、１３０７は前記サーボ制御器出力にもとづいて
前記フォーカスアクチュエータを駆動するフォーカス駆
動器、１３０８は前記サーボ制御器出力にもとづいて前
記多極リニアモータを駆動する（実施の形態１に示すリ
ニアモータ駆動方式を適用した）本方式リニアモータ駆
動器、１３０９は前記サーボ制御器出力にもとづいて前
記スピンドルモータを駆動するスピンドル駆動器であ
る。

【００４１】図１３において、矢印は信号線のつながり
（特に太線矢印は大電流信号線のつながり）を示してい
る。本構成をとることにより、実施の形態１で示した送
り装置の長所を生かした形で、光ディスクの送り機構に
応用することが可能となる。

【００４２】以上のように、本発明を適用することで、
シンプルな構成で小型、低消費で、かつ高速アクセスを
可能とする光ディスク装置が実現できる。

【００４３】（実施の形態４）図１４に本発明の実施の
形態４における光ディスク装置のブロック図を示す。本
構成は、トラック系の動作を１段で駆動する１段サーボ
用光ピックアップのモータ駆動方式に、実施の形態２で
示したＰＷＭ方式多極リニアモータ駆動を適用したもの
である。光ピックアップ１２０５の光学系としては可動
光学系（レーザ＆ディテクタも可動部に配置した光学
系）でも固定光学系（レーザ＆ディテクタは固定部に配
置した光学系）の形式でもよい。ＰＷＭリニアモータ駆
動器１３０８を光ピックアップ１２０５内の前記多極リ
ニアモータ（電機子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４
Ｃ１０４）の近辺に実装する形をとっている。

【００４４】先に述べたようにＰＷＭ駆動方式はスイッ
チング動作をしているために、ノイズという点ではリニ
ア駆動方式に比べて劣り、特に、本方式を適用した上で
従来のように大電流を長い距離（例えば、光ピックアッ
プ〜メイン基板）引き回すような構成であると、スイッ
チングノイズを周りに飛び散らかすこととなって、装置
としてのＳ／Ｎ比の劣化を引き起こしてしまう。しか
し、本発明ではＰＷＭリニアモータ駆動器１３０８を光
ピックアップ１２０５内の前記多極リニアモータ（電機
子コイル１０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃ１０４）の近辺
に実装しているため、スイッチング大電流信号が流れる
区間が極狭い範囲に限られてループを構成するので、他
信号への誘導ノイズが発生せず、多極リニアモータ駆動
によるノイズ発生が抑制される。

【００４５】特に、高転送レート光ディスク装置におい
ては従来の低転送レート光ディスク装置に比べて、ディ
スクの偏心加速度が大きくなる（ディスクの回転数が高
くなる）ことでトラック方向の消費電流が増加し、ＲＦ
信号の帯域が広帯域化していることで、本発明による低
消費効果およびＳ／Ｎ比向上は大きな特性改善となる。
また、図１４中○印は、本効果により仮にフレキをその
部分（ピックアップ〜メイン基板の接続部）で１つにま
とめても、十分な再生特性が確保できる構成となること
を示しており、本発明を用いることでフレキ数の削減、
しいてはコストダウンにもつながるメリットが２次効果
として生まれることも付け加えておく。

【００４６】以上のように、本発明を適用することで、
少ない駆動電流で、高速、高精度で、かつ低ノイズでの
送りを可能とする送り装置が実現でき、しいては小型、
低消費、高速アクセスで、かつ、Ｓ／Ｎ比の優れたデー
タ再生を可能とする光ディスク装置が実現できる。

【００４７】（実施の形態５）図１５に本発明の実施の
形態３における光ディスク装置のブロック図を示す。本
構成は、トラック系の動作を１段で駆動する１段サーボ
用光ピックアップのモータ駆動方式に、実施の形態２で
示したＰＷＭ方式多極リニアモータ駆動を適用したもの
である。光ピックアップ１２０５の光学系としては固定
光学系（レーザ＆ディテクタは固定部に配置した光学
系）の形式をとる。ＰＷＭリニアモータ駆動器１３０８
はメイン基板内に実装するものの、ＲＦ信号検出系と各
モータ駆動系でフレキ等も分けて、完全に分離した構成
をとっている（両者の間にシールド部材設置、基板内の
シールドパターン等の処置を施す場合もある）。

【００４８】本発明ではＰＷＭリニアモータ駆動器１３
０８はメイン基板内に実装するが、ＲＦ信号検出系と各
モータ駆動系でフレキ等も分けて、完全に分離した構成
をとっているため、スイッチング大電流信号が流れる区
間と微小広帯域信号が流れる区間が完全に分離されるた
め、前者のノイズが後者に誘導されることがなく、本駆
動方式を適用してもＳ／Ｎ比の高い再生特性を堅持する
ことができる。

【００４９】以上のように、本発明を適用することで、
少ない駆動電流で、高速、高精度で、かつ低ノイズでの
送りを可能とする送り装置が実現でき、しいては小型、
低消費、高速アクセスで、かつ、Ｓ／Ｎ比の優れたデー
タ再生を可能とする光ディスク装置が実現できる。

【００５０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、小型磁気
機構で、少ない駆動電流で、かつ高速、高精度な送り装
置を提供することが、さらには、この送り装置を用いる
ことで、小型、低消費で、かつ高速アクセスを可能とす
る優れた光ディスク装置が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるリニアモータ駆
動装置の構成図

【図２】図１のリニアモータ駆動装置の駆動回路ブロッ
ク構成図

【図３】図１のリニアモータ駆動装置の動作説明図

【図４】図１の着磁極性検出器および安定着磁域検出器
の配置図

【図５】図２の着磁極性検出器および安定着磁域検出器
の回路図

【図６】図５の各検出器の動作説明図

【図７】図２の極性切換器および出力ミュート器の回路
図

【図８】本発明の実施の形態２におけるリニアモータ駆
動装置の駆動回路ブロック構成図

【図９】図８のＰＷＭ駆動器の回路構成図

【図１０】図９の各部の動作波形図

【図１１】図２のリニア駆動器の回路構成図

【図１２】本発明の実施の形態３における光ディスクピ
ックアップの構成図

【図１３】本発明の実施の形態３における光ディスク装
置のブロック図

【図１４】本発明の実施の形態４における光ディスク装
置のブロック図

【図１５】本発明の実施の形態５における光ディスク装
置のブロック図

【図１６】従来の送り装置の構成図

【図１７】従来の送り装置の動作説明図

【図１８】従来の送り装置の動作説明図

【図１９】従来の送り装置の動作説明図

【図２０】従来の送り装置の動作説明図

【符号の説明】

１０１ 多極界磁マグネット １０２ センターヨーク １０３ ステータヨーク １０４Ａ・１０４Ｂ・１０４Ｃ 電機子コイル １０５Ａ・１０５Ｂ・１０５Ｃ ホール素子 ２０１ 着磁極性検出器 ２０２ 安定着磁域検出器 ２０３ 極性切換器 ２０４ 出力ミュート器 ２０５ リニア駆動器 ２０６ ＰＷＭ駆動器 ５０１ コンパレータ ５０２ ＯＲゲート ５０３ ＮＡＮＤゲート ５０４ アナログマルチプレクサ ５０５ オペアンプ １２０１ 対物レンズ １２０２ スピンドルモータ １２０３ フォーカスアクチュエータ １２０４ 多極リニアモータ １２０５ 光ピックアップ １３０１ ディスク １３０２ ＲＦ信号検出器 １３０３ ＲＦ信号スライサ １３０４ ＰＬＬ回路 １３０５ 復調器 １３０６ サーボ制御器 １３０７ フォーカス駆動器 １３０８ ＰＷＭリニアモータ駆動器 １３０９ スピンドル駆動器 １６０１ 多極界磁マグネット １６０２ 電機子コイル １６０３ 光ピックアップ １６０４ 中間連結部材 １６０５ ガイド軸 １６０６ ホール素子

フロントページの続き (72)発明者 角田 剛 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5D068 AA02 BB01 CC07 EE07 GG25 5D117 JJ03 JJ05 5H540 AA08 BA03 BB02 BB05 BB08 EE01 EE05 EE07 FA02 GG10 5H641 BB03 BB19 GG03 GG05 GG08 GG28 HH02

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】界磁を発生させるマグネットを直線状に複
   数配設して多極界磁マグネットを形成し、前記多極界磁
   マグネットに対向して、推力発生用の複数個の電機子コ
   イルを移動自在に配設し、前記電機子コイルに対応した
   磁気センサを配設してなるリニアモータと、前記磁気セ
   ンサの出力により前記多極界磁マグネットの着磁極性を
   検出する着磁極性検出器と、前記磁気センサの出力によ
   り前記多極界磁マグネットの安定着磁域を検出する安定
   着磁域検出器と、前記電機子コイルに対応した駆動器と
   を有するリニアモータ駆動装置であって、 前記駆動器が、着磁極性検出器の出力により前記複数個
   の電機子コイルのいづれかを選択して駆動極性を切り換
   える機能、および、前記安定着磁域検出器の出力により
   駆動出力をミュートする機能を有することを特徴とする
   リニアモータ駆動装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載のリニアモータ駆動装置に
   おいて、前記駆動器はＰＷＭ駆動装置であることを特徴
   とするリニアモータ駆動装置。
3. 【請求項３】請求項１に記載のリニアモータ駆動装置に
   おいて、前記電機子コイルを形成するコイル数を３個、
   前記磁気センサ数を２個とし、前記電機子コイルを駆動
   方向に第１、第２、第３の電機子コイルとして配置した
   とき、前記磁気センサを前記第１および前記第３の電機
   子コイルの略推力発生中心にそれぞれ配置し、前記第１
   から前記第３の電機子コイルまでの総コイル長は前記多
   極界磁マグネットの単極あたりの安定着磁域長以下であ
   り、前記第１の電機子コイルと前記第２の電機子コイル
   の間および前記第２の電機子コイルと前記第３の電機子
   コイルの間のギャップ長は前記多極界磁マグネットの非
   安定着磁域長以上の機械寸法であることを特徴とするリ
   ニアモータ駆動装置。
4. 【請求項４】少なくとも対物レンズをフォーカス方向に
   移動可能に第１の支持手段が支持し、前記対物レンズを
   前記フォーカス方向に第１の駆動手段が駆動させる可動
   部と、前記可動部をトラック方向に大きく移動可能に支
   持する第２の支持機構と、前記可動部を前記トラック方
   向に大きく駆動する第２の駆動手段とを有する光ディス
   ク装置であって、前記第２の駆動手段を駆動させる装置
   として請求項１ないし３のいづれかに記載するリニアモ
   ータ駆動装置を用いたことを特徴とする光ディスク装
   置。
5. 【請求項５】少なくとも対物レンズをフォーカス方向に
   移動可能に第１の支持手段が支持し、前記対物レンズを
   前記フォーカス方向に第１の駆動手段が駆動させる可動
   部と、前記可動部をトラック方向に大きく移動可能に支
   持する第２の支持機構と、前記可動部を前記トラック方
   向に大きく駆動する第２の駆動手段と、符号化された情
   報信号がピット列として記録されているディスクを回転
   駆動するスピンドルモータと、前記ディスク上のトラッ
   クに記録されている情報を光学的に読み取る光学系とか
   らなる光ピックアップを有する光ディスク装置であっ
   て、前記第２の駆動手段を駆動させる装置として請求項
   １ないし３のいづれかに記載するリニアモータ駆動装置
   を適用し、かつ、前記駆動器は前記光ピックアップ内の
   前記第２の駆動手段の近傍に実装することを特徴とする
   光ディスク装置。
6. 【請求項６】少なくとも、対物レンズをフォーカス方向
   に移動可能に第１の支持手段が支持し、前記対物レンズ
   を前記フォーカス方向に第１の駆動手段が駆動させる可
   動部と、前記可動部をトラック方向に大きく移動可能に
   支持する第２の支持機構と、前記可動部を前記トラック
   方向に大きく駆動する第２の駆動手段と、符号化された
   情報信号がピット列として記録されているディスクを回
   転駆動するスピンドルモータと、前記ディスク上のトラ
   ックに記録されている情報を光学的に読み取る光学系と
   からなる光ピックアップを有する光ディスク装置であっ
   て、前記第２の駆動手段を駆動させる装置として請求項
   １ないし３のいづれかに記載のリニアモータ駆動装置を
   適用し、かつ、前記光学系は前記光ピックアップ内の固
   定部に配置することを特徴とする光ディスク装置。