JP2007066482A - 光ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スピンドルモータ駆動回路の温度上昇を抑え、信頼性の高い光ディスク装置を提供する。
【解決手段】スピンドルモータ２と、モータ駆動回路３と、雰囲気温度を検出する温度検出回路７と、モータ制御回路４と、コントロール回路１３とを備えた光ディスク装置であって、前記雰囲気温度の所定期間の温度差に応じて、スピンドルモータ２の駆動電圧を制限する、あるいは駆動電圧の入力を遅延させることによって、スピンドルモータ２の回転数の加速、減速を繰り返しても、モータ駆動回路３の温度上昇を抑えることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、光ディスク装置のスピンドルモータ制御に関するものである。

光ディスクおよびハードディスクを内蔵した映像および音楽を記録、再生するＤＶＤレコーダが普及してきている。ハードディスクに記録した情報の光ディスクへの編集、または光ディスクに記録した情報のハードディスクへの編集を短時間で行いたいという要望が増え、光ディスクの高速回転化が進められている。光ディスクへの記録をＣＬＶ（線速一定で半径位置に応じて回転数が変わる）またはＺＣＡＶ（領域毎に段階的に回転数が変わる）で行うと、半径位置により回転数が変化するため、モータの回転数を増減する必要があり、この際、駆動回路からモータに短時間に過渡電流を供給することになる。この過渡電流により、駆動回路が発熱し、装置内部の温度が上昇する。

特開２００２−１６３８５４号公報では、モータが高速で回転した際の装置内部の温度上昇に対応するために、測定した装置内部の温度を所定値と比較することにより、モータの回転を制御し、温度上昇を防止する技術が開示されている。
特開２００２−１６３８５４号公報

しかしながら、前記従来の構成では、モータの定常的な高速回転による発熱に伴う温度上昇をモータの回転数を制限することにより抑えているが、前述のＣＬＶ制御またはＺＣＡＶ制御のように、光ディスクの半径位置に応じて回転数を変化させる場合では、定常的な回転よりも加減速に起因して、温度が上昇する。

本発明の目的は、モータ回転数の加速、減速を繰り返す状況において、モータ駆動手段の温度上昇を抑える光ディスク装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の光ディスク装置は、光ディスクを回転させるモータを駆動するモータ駆動手段と、雰囲気温度を検出する温度検出手段と、前記モータ駆動手段に供給する駆動電力の増減により光ディスクの回転の加減速を制御するモータ制御手段と、前記温度検出手段が検出する雰囲気温度と所定期間の温度差に応じて、前記駆動電力を制御するモードを変更するモード変更手段とを備えたことを特徴とする。

本発明の光ディスク装置によれば、モータ回転数の変化を繰り返す状況において、モータ駆動手段の温度上昇を抑えることができる。

本発明の光ディスク装置は、光ディスクを回転させるモータを駆動するモータ駆動手段と、前記モータ駆動手段に供給する駆動電力の増減により光ディスクの回転の加減速を制御するモータ制御手段と、前記駆動電力を検出する駆動電力検出手段と、前記駆動電力に基づく前記モータ駆動手段の温度の増減に応じて、前記駆動電力を制御するモードを変更するモード変更手段とを備える構成である。これにより、雰囲気温度によりモータ駆動手段の温度を推定できない場合でも、温度の推定ができ、温度上昇を抑えることができる。

本発明の光ディスク装置は、光ディスクを回転させるモータを駆動するモータ駆動手段と、雰囲気温度を検出する温度検出手段と、前記モータ駆動手段に供給する駆動電力の増減により光ディスクの回転の加減速を制御するモータ制御手段と、前記駆動電力を検出する駆動電力検出手段と前記雰囲気温度と前記駆動電力に基づく前記モータ駆動手段の温度の増減とに応じて、前記駆動電力を制御するモードを変更するモード変更手段とを備える構成である。これにより、モータ駆動手段の温度をさらに精度よく推定することができ、温度上昇を抑えることができる。

上記の構成にかかる本発明の光ディスク装置において、前記モータ駆動手段が第１の所定の温度に達したとき、前記モータの回転を停止させる保護手段を備え、前記モード変更手段は、前記駆動電力の制御モードを変更することにより、前記第１の所定の温度未満に前記モータ駆動手段の温度を制御するとしても良い。これにより、温度上昇によって熱保護回路が働きモータが停止することに伴う記録再生情報の欠落等の発生を回避することができる。

上記の構成にかかる本発明の光ディスク装置において、前記第１の所定の温度より低い第２の所定の温度を備え、前記モード変更手段は、前記駆動電力の制御モードを変更することにより、前記第２の所定の温度に前記モータ駆動手段の温度を制御するとしても良い。この時、第1の所定の温度を超えたらモータは停止するが、第２の所定の温度を超えても、その温度が第1の所定の温度未満であればモータが停止することはない。これにより、熱保護回路が働く温度より低い第２の所定の温度になるよう制御するため、温度上昇によって熱保護回路が働きモータ停止に伴う記録再生情報の欠落等の発生を回避することができる。

上記の構成にかかる本発明の光ディスク装置において、前記モード変更手段は、モータ駆動手段に入力する駆動電圧を制限する駆動電圧制限手段またはモータ駆動手段に入力する駆動電圧を遅延させる駆動電圧遅延手段の少なくとも何れか一つを備えることが好ましい。

以下、図面を参照しながら、本発明にかかる実施の形態を具体的に説明する。

図１は、本発明にかかる光ディスク装置の一実施の形態を示すブロック回路図である。図１において、１は光ディスク、２はスピンドルモータ、３はモータ駆動回路、４はモータ制御回路、５は回転数検出回路、６は温度保護回路、７は温度検出回路、８は光ヘッド、９はアクチュエータ、１０はアクチュエータ駆動回路、１１はアクチュエータ制御回路、１２はサーボ誤差検出回路、１３はコントロール回路、１４はモータ駆動電圧制限回路、１５は信号処理回路、１６はトラバースモータ、１７はトラバースモータ駆動回路である。

光ディスク１はスピンドルモータ２により回転する。回転数検出回路５により検出されたスピンドルモータ２の回転数は、コントロール回路１３で設定される所望の回転数に、モータ制御回路４によってモータ駆動回路３を介して制御される。光ヘッド８により読み取られた光ディスク１の情報信号は、信号処理回路１５とコントロール回路１３で処理される。光ヘッド８はアクチュエータ９を内蔵し、アクチュエータ９により光スポットが、光ディスク１の情報トラックに対して焦点方向および半径方向に駆動される。アクチュエータ９はアクチュエータ制御回路１１により、サーボ誤差検出回路１２の出力に応じてアクチュエータ駆動回路１０を介して制御される。

サーボ誤差検出回路１２で検出するサーボ誤差信号は、情報トラックとのずれであるトラッキング信号および情報トラックの記録面とのずれであるフォーカス信号からなる。アクチュエータ９の駆動範囲を超えて光ヘッド８を移動させる場合は、コントロール回路１３によりトラバースモータ駆動回路１７を介してトラバースモータ１６を駆動する。

温度保護回路６はモータ駆動回路３が所定の温度を超えたことを検出してスピンドルモータ２の回転を停止し、温度検出回路７は装置内部の温度を検出する。

以下、上記構成に基づいて、その動作について説明する。光ディスク１の回転数を上げると電流が増加し、モータ駆動回路３で消費する電力が増加する。また、スピンドルモータ２の回転数を低回転から高回転または高回転から低回転へ変化させるとき、モータ駆動回路３に大きな電流、すなわち過渡電流が流れる。例えば、光ディスク１の半径方向に離れた位置に記録または再生を交互に行う場合、光ディスク１への記録がＣＬＶ制御またはＺＣＡＶ制御で行われていると、半径位置で回転数が異なるのでアクセス時の回転数の加速、減速によりモータ駆動回路３の電流が増加することで発熱する。モータ駆動回路３の温度が上昇し続けると、ＩＣの熱暴走等の致命的な障害が発生する。それを回避するために、モータ駆動回路３がある所定の温度を超えた際には、スピンドルモータ２の回転を停止する温度保護回路６を設け、モータ駆動回路３が所定の温度を超えないように制御する。

装置内の温度上昇は、温度検出回路７を用いて、図２（ａ）に示すように所定時間Δｔ１に上昇した温度ΔＴ１、または図２（ｂ）に示すように温度ΔＴ２上昇するのに要した時間Δｔ２により算出される。温度勾配がある値以上の場合、モータ駆動回路３の温度を、温度検出回路７の温度で置き換え、この温度勾配に基づいて、スピンドルモータ２の駆動電力を制御するモードを変更する。駆動電力を制御するモードの変更は、スピンドルモータ２の駆動電圧を制限すること、またはスピンドルモータ２の駆動電圧を遅延させることの何れか一方、あるいは両方を用いて行われる。

スピンドルモータ２の駆動電圧を制限することによる温度変化の一例を図３に示す。同図（ａ）に示すように温度検出回路７により検出する温度勾配がＡで温度がＴ１の時に、同図（ｂ）に示すようにスピンドルモータ２の駆動電圧に電圧制限をかける。駆動電圧を制限することで電流が制限され、温度勾配がＡから勾配の低いＢに制御される。さらに同図（ｂ）に示すように駆動電圧の電圧制限量を増加させるについて、温度勾配は小さくなる。その時の温度変化を同図（ａ）に示す。このようにスピンドルモータ２の駆動電圧を制限することによって温度上昇を抑え、所定の温度Ｔ３に達するまでの時間ｔ３を長くして、スピンドルモータ２の駆動中に所定の温度Ｔ３に達しないように制御しながら、記録・再生を行うにあたってスピンドルモータ２の駆動に必要な時間を確保することができる。

所定の温度Ｔ３として、スピンドルモータ２の温度保護回路６が動作する温度を設定する。あるいは、それより低い温度（例えば０．８×Ｔ３）を設定しても良い。

次に、スピンドルモータ２の駆動電圧を遅延させることによる温度変化の一例を図４に示す。同図（ａ）に示すように温度検出回路７により検出する温度勾配がＣで温度がＴ２の時に、同図（ｂ）に示すようにスピンドルモータ２の駆動電圧を所定時間遅らせる。電圧印加の指令を遅らせることで平均的な駆動電力を減らすことができ、温度勾配がＣからＤになる。さらに同図（ｂ）に示すように駆動電圧の遅延量を増加させるにつれて、温度勾配は小さくなり、その時の温度変化を同図（ａ）に示す。

このようにスピンドルモータ２の駆動電圧を遅延させることによって温度上昇を抑え、所定の温度Ｔ３に達するまでの時間ｔ３を長くして、スピンドルモータ２の駆動中に所定の温度Ｔ３に達しないように制御しながら、記録・再生を行うにあたってスピンドルモータ２の駆動に必要な時間を確保することができる。

駆動電圧の遅延期間中は駆動電圧をモータに加えないようにしてもよい。

駆動電圧をモータに加えないようにすることでスピンドルモータ２はフリーとなり慣性で回転する。遅延期間にわずかに回転数が減少することになるが、駆動電力を消費しない。

減速方向に回転数を変更する場合には、回転数が減少する分、更に駆動電力削減に効果がある。

スピンドルモータ２の駆動電圧を制限することと、スピンドルモータ２の駆動電圧を遅延させることとを同時に実施することにより、より適切な温度制御を実施することができる。例えば、スピンドルモータ２の駆動電圧の制限が大きすぎると所望の回転に達しなくなるので、駆動電圧の制限をゆるめ、駆動電圧を遅延させることによって、所定の回転に達しつつ駆動電力を低減することができる。また、駆動電圧の遅延が大きすぎると所望の回転に達するまでの所要時間が長くなるので、駆動電圧の遅延を小さくし、駆動電圧の制限を増やすことで、所望の回転に達するまでの遅延時間を抑えつつ、駆動電力を低減することができる。

装置内部の温度検出回路７の温度勾配が小さく、温度勾配に基づく温度推定ができないような、モータ駆動回路３の温度が推定できない場合について、以下に説明する。

所定時間のスピンドルモータ２の回転数加減速変化を回転数検出回路５から求め、それに基づき概算した駆動電力から温度上昇を推定し、温度検出回路７で検出した温度を加算して、モータ駆動回路３の温度が所定の温度に至るまでの時間を求める。

モータ駆動回路３の温度Ｔ５は、温度検出回路７の温度をＴ４、モータ駆動回路３の駆動電力Ｐ、熱抵抗をθとすると
Ｔ５ ＝ Ｐ × θ ＋ Ｔ４
で求められる。

所定の温度と演算時の温度検出回路７の温度とから駆動電力を算出する。予め設定した駆動電力をコントロール回路１３に記憶させておき、演算時の温度検出回路７の温度で補正してもよい。駆動電力を一定とした際の、モータ駆動回路３の温度変化を図５に示す。スピンドルモータ２の駆動電圧を制限すること、またはスピンドルモータ２の駆動電圧を遅延させることのいずれか一方、あるいは両方を実施することによって、駆動電力Ｐの値を小さくし、モータ駆動回路３の温度変化をＡからＢに変化させ、モータ駆動回路３の到達温度（Ｔ５′）が所定の温度に達しないように制御する。

一般に光ディスク装置において、モータ駆動回路３の熱暴走等を回避するための温度保護回路６が動作する温度として、例えば１５０℃前後が設定される。モータ駆動回路３がもっとも急激に温度上昇する場合として、光ディスク１の半径方向に離れた位置に対して記録または再生を交互に行い、スピンドルモータ２の回転数を増減し続けるような状況がある。このような状況で放熱対策が不十分であると短時間に温度上昇して温度保護回路３が働き、スピンドルモータ２の回転は停止に至る。

温度保護回路３が動作しないようにするには、放熱を十分に行えばよいが、高回転数化にともないモータ電流が増加し、駆動回路での消費電力が増加して従来の消費電力に対応した放熱では不足となる。また、放熱を十分に行うと、放熱部品が大きくなったり熱抵抗の小さい高価な部品を使うことになり、装置の小型化、低コスト化に反するものとなる。

温度保護回路３が動作しないようにするために、本実施の形態では温度上昇とともに図３に示す電圧制限、または図４に示す電圧遅延を行い、その量を段階的に大きくする。

駆動電圧の電圧制限を例えば１割程度かけることにより、到達温度Ｔ５は例えば１０℃程度さがり、さらに温度上昇すれば、電圧制限をさらに大きくして到達温度を下げる。また電圧遅延を１秒程度かけることにより、到達温度を２０℃程度さげることができ、温度保護回路３が動作しないようにすることができる。

駆動電圧の電圧制限と電圧遅延を併用することにより、あるいは電圧制限や電圧遅延を大きくすることにより、周囲温度または駆動回路温度が高い状態にあってもモータ駆動回路３の消費電力を下げて、到達する温度が温度保護回路３の動作温度より低くなるように制御することができる。

駆動電圧を固定することに比べ、温度の上昇に応じて段階的に電圧制限または電圧遅延を行うことで、温度が低く、消費できる電力（許容損失）が大きい状態では駆動部の消費電力を大きくしてモータ回転数の加減速を早く行うように保つことができ、光ディスク上の情報トラックの内周から外周または外周から内周への移動が必要で回転数の変化をともなうアクセスにおいても、アクセス時間を短くすることができ、高性能な装置が得られる。

温度の上昇にともない駆動回路で消費できる電力が下がるので、各温度における許容損失は変化する。それに対応して、本実施の形態では、多段階に制御電圧を制限または遅延させて消費電力を変化させるので、各温度においてほぼ最大の駆動力を得られる。

なお、コントロール回路１３により温度制御を行う回路として、例えば図６に示したブロック回路図がある。図１に示したブロック回路図に温度比較回路１８と加算回路１９が付加されている。回転数検出回路５が出力する回転数検出信号であるＦＧ、及び温度比較回路１８の出力信号を加算回路１９において加算し、コントロール回路１３に入力する。

図６の動作の一例として、例えば図７（ａ）に示した波形図がある。同図は加算回路１９の出力信号ＦＧを示す。これは、温度比較回路１８が通常はＨで、所定の温度検出レベルを越えたことを検出したときに時分割でＬレベルを所定のＢ期間出力し、この信号と回転数検出回路５の出力信号を加算したものである。加算回路１９はＡＮＤ回路で構成される。この出力信号ＦＧが入力されたコントロール回路１３は、Ｌレベルが所定以上の期間であれば温度検出レベルを越えたと判断する。

また、別のコントロール回路１３により温度制御を行う例として、図７（ｂ）は回転数検出信号であるＦＧに高周波数を加算した信号を示す。温度比較回路１８は通常はLを出力し、所定の温度検出レベルを越えたことを検出したときに時分割で所定より高い周波数の信号を出力する。加算回路１９はＯＲ回路で構成され、加算回路１９の出力信号はコントロール回路１３およびモータ制御回路４に入力される。コントロール回路１３は、加算回路１９からの信号ＦＧが所定以上の周波数であるとき、温度検出レベルを越えたと判断する。モータ制御回路４は、モータ回転数に応じたモータ駆動回路３の制御を行い、回転数が所定の値を超えた場合には回転数を下げる方向の制御を行う。モータ制御回路４は、加算回路１９からのＦＧ信号を用いてモータ回転数を判断するため、温度比較回路１８からの高い周波数の信号を加算したＦＧ信号が入力された場合、回転数が高くなったと判断し、回転数を下げるように働くため、発熱を抑える方向に機能する。

コントロール回路１３は、加算回路１９からの出力信号ＦＧにより温度検出レベルの超過を検出した場合、上述のスピンドルモータ２の駆動電圧の制限、あるいは駆動電圧の遅延のいずれか一方、あるい両方を実施することによって、駆動電力を下げ、温度上昇を抑える制御を行う。

本発明にかかる光ディスク装置は、高速回転の光ディスク装置等として有用であり、特にアクセスを頻繁に行うＤＶＤ−ＲＡＭ等の光ディスク装置に適している。

本発明の光ディスク装置の一実施形態とみなすブロック回路図 本発明の光ディスク装置における温度差検出の原理図 本発明の光ディスク装置における電圧制限によるモータ駆動手段の温度制御の原理図 本発明の光ディスク装置における電圧遅延によるモータ駆動手段の温度制御の原理図 本発明の光ディスク装置におけるモータ駆動電力一定時の温度変化の図 本発明の光ディスク装置の他の実施形態とみなすブロック回路図 回転数検出信号に温度検出信号を加えた波形図

符号の説明

１ 光ディスク
２ スピンドルモータ
３ モータ駆動回路
４ モータ制御回路
５ 回転数検出回路
６ 温度保護回路
７ 温度検出回路
８ 光ヘッド
９ アクチュエータ
１０ アクチュエータ駆動回路
１１ アクチュエータ制御回路
１２ サーボ誤差検出回路
１３ コントロール回路
１４ モータ駆動電圧制限回路
１５ 信号処理回路
１６ トラバースモータ
１７ トラバースモータ駆動回路
１８ 温度比較回路
１９ 加算回路

Claims (6)

1. 光ディスクを回転させるモータを駆動するモータ駆動手段と、
   雰囲気温度を検出する温度検出手段と、
   前記モータ駆動手段に供給する駆動電力の増減により光ディスクの回転の加減速を制御するモータ制御手段と、
   前記温度検出手段が検出する雰囲気温度と所定期間の温度差に応じて、前記駆動電力を制御するモードを変更するモード変更手段と
   を備える光ディスク装置。
2. 光ディスクを回転させるモータを駆動するモータ駆動手段と、
   前記モータ駆動手段に供給する駆動電力の増減により光ディスクの回転の加減速を制御するモータ制御手段と、
   前記駆動電力を検出する駆動電力検出手段と、
   前記駆動電力に基づく前記モータ駆動手段の温度の増減に応じて、前記駆動電力を制御するモードを変更するモード変更手段と
   を備える光ディスク装置。
3. 光ディスクを回転させるモータを駆動するモータ駆動手段と、
   雰囲気温度を検出する温度検出手段と、
   前記モータ駆動手段に供給する駆動電力の増減により光ディスクの回転の加減速を制御するモータ制御手段と、
   前記駆動電力を検出する駆動電力検出手段と
   前記雰囲気温度と前記駆動電力に基づく前記モータ駆動手段の温度の増減とに応じて、前記駆動電力を制御するモードを変更するモード変更手段と
   を備える光ディスク装置。
4. 前記モータ駆動手段が第１の所定の温度に達したとき、前記モータの回転を停止させる保護手段を備え、
   前記モード変更手段は、前記駆動電力の制御モードを変更することにより、前記第１の所定の温度未満に前記モータ駆動手段の温度を制御する請求項１から請求項３の何れかに記載の光ディスク装置。
5. 前記第１の所定の温度より低い第２の所定の温度を備え、
   前記モード変更手段は、前記駆動電力の制御モードを変更することにより、前記第２の所定の温度に前記モータ駆動手段の温度を制御する請求項４に記載の光ディスク装置。
6. 前記モード変更手段は、
   モータ駆動手段に入力する駆動電圧を制限する駆動電圧制限手段またはモータ駆動手段に入力する駆動電圧を遅延させる駆動電圧遅延手段の少なくとも何れか一つを備えることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の光ディスク装置。