JP2007242177A - 光ディスク画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光ディスク画像形成装置における温度上昇を低減し、光ピックアップの構成部品の特性劣化や部品の損傷などを防止すること。
【解決手段】光ディスク１に画像形成する際、ピックアップ７をこれを支持するスライダ１１とともに半径方向に間隔Ｓで移動し、ピックアップ７内の対物レンズ９をアクチュエータ１０により所定量Ｌだけシフトしてレーザビームを照射する。ピックアップ７付近の温度を温度センサ２０にて検出し、画像形成開始前の温度よりも閾値ΔＴｔｈ以上上昇している場合、移動量設定部１７は、スライダの移動間隔Ｓと対物レンズのシフト量Ｌを小さく設定して、アクチュエータ１０への駆動電流の最大値を下げる。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像データに従って光ディスクにレーザビームを照射し、画像データに対応する可視画像を形成する光ディスク画像形成装置に関する。

光ディスク画像形成装置とは、与えられた画像データ（図形や文字など）に従って感熱層を有する光ディスクにレーザビームを照射することにより、光ディスクの情報記録面とは反対の面（いわゆるレーベル面）上に対応する可視画像を形成する装置である。その際画像データは、ディスク上のトラック毎のデータとして与えられ、光ピックアップは所定の半径方向位置および回転角位置において、画像データに応じた強度のレーザビームを照射する。光ディスクのレーベル面にはトラッキング制御用の案内溝は存在しないので、光ピックアップは予め決められた間隔（トラックピッチ）で半径方向に移動させる。形成する図形や文字を可視画像とするために、通常、同一のデータを複数本のトラックに渡り繰返し書き込む。

光ディスク画像形成装置における光ピックアップの移動機構は、２段構成になっている。まず光ピックアップ全体を支持するスライダを半径方向に粗に移動させ、次にアクチュエータにより対物レンズを半径方向にシフトさせて、レーザビームの照射位置を制御する。その際、案内用溝が存在しないので、フィードバック方式によるトラッキング制御を採用することができない。その結果、半径方向の位置決め精度は移動機構の性能と精度に左右され、それが形成する画像の画質に影響する。

この問題に関して、特許文献１には、光ピックアップを移動するトラバース送り量以上の精度で半径方向の精密な制御を行うことを目的とし、光ピックアップのアクセス位置の記録層の状態が記録済み領域か未記録領域かを検出し、次に記録すべき未記録領域の内周端を検索することで次の記録位置を決定する技術が記載される。

なお関連技術として、特許文献２では、画像形成ではなく情報記録再生のためのピックアップ送り装置において、ハンチング動作（ピックアップの送り過ぎによる誤動作）を防止することを目的としている。ここでは、検出したレンズシフト量が所定のしきい値（不感帯量）を越えた時点からピックアップ移動用のトラバースモータに駆動電圧を印加するものであるが、駆動電圧を印加するしきい値を状況に応じて任意に設定することで、個体ばらつきや温度変化による機構部の摩擦負荷が変動しても、送り過ぎによるハンチング発生を防止することが記載される。

特開２００５−３５３２１９号公報 特開平１１−２３２６５８号公報

光ディスク画像形成装置では、情報記録再生のための光ディスク装置と比較して、画像記録中の温度上昇が大きく、光ピックアップの構成部品の特性劣化や部品の損傷などが発生する恐れがある。例えば、対物レンズでのクラック発生や光源であるレーザダイオードの発光特性の劣化があげられる。これにより記録性能の劣化を引き起こすことになり、温度上昇を許容内に抑える必要がある。温度上昇の原因の１つとして、レンズシフト動作を行うアクチュエータにおいて、その変位量を大きく与えるために過剰の駆動電流が印加されることがあげられる。

前記特許文献１では、光ピックアップの温度上昇の問題に関しては何ら触れられていない。また前記特許文献２では、周囲温度が変化してもハンチングの発生を防止し送り動作を安定化させるものであって、温度上昇を低減することは考慮されていない。

ここで、光ディスク画像形成装置と情報記録再生用光ディスク装置（特許文献２の装置はこれに属する）とは、制御方式が異なる。すなわち、スライダの移動と対物レンズのレンズシフト動作に関し、情報記録再生用装置では案内用溝を利用したフィードバック制御が可能であるが、光ディスク画像形成装置では、光ディスク上に案内用溝が存在しないので、フィードバック制御は採用できずオープン制御となっている。これが温度上昇にも関連している。

フィードバック制御においては、トラッキングエラー信号を基にレンズのずれ量（レンズシフト量）を検出し、検出値が所定の閾値を越えた場合にスライダに駆動電圧を印加することができる。また、常時スライダを所望トラック位置へ追従させ、必要に応じてレンズシフト量を０付近にて維持させることができる。よって、フィードバック制御によれば、アクチュエータを変位量の比較的小さい範囲で動作させることができる。

しかしながらオープン制御による光ディスク画像形成装置では、トラッキングエラー信号を用いて動作中のレンズシフト量を検出することができず、ディスク上の所望位置へ追従させ、またレンズシフト量を０付近に維持させることができない。よって、オープン制御では、アクチュエータを変位量の比較的大きな範囲で動作させることになり、温度上昇を招き易い。

本発明の目的は、光ディスク画像形成装置における温度上昇を低減し、光ピックアップの構成部品の特性劣化や部品の損傷などを防止することである。

本発明は、光ディスクにレーザビームを照射して画像データに対応する可視画像を形成する光ディスク画像形成装置であって、光ディスクを回転させるスピンドルモータと、画像データに対応するレーザビームを発生するレーザ光源、光ディスクにレーザビームを照射する対物レンズ、および対物レンズを上記光ディスクの半径方向にシフトさせるアクチュエータを有するピックアップと、ピックアップを支持するスライダを光ディスクの半径方向に移動させるステッピングモータと、ピックアップ付近の温度を検出する温度センサと、ステッピングモータとアクチュエータの動作を制御する移動制御部とを備える。移動制御部は、温度センサにて検出した温度に応じて、スライダの移動間隔と対物レンズのシフト量を変更する。ここに、温度センサが検出した温度が画像形成開始前の温度よりも閾値以上上昇している場合、移動制御部は、スライダの移動間隔と対物レンズのシフト量を小さく設定する。そして、対物レンズのシフト量を小さく設定する際、アクチュエータへの駆動電流の最大値を下げる。

本発明によれば、光ディスク画像形成装置における温度上昇を抑えて、光ピックアップの構成部品の劣化を防止し、安定して良好な画像形成を実現できる。

図１は、本発明による光ディスク画像形成装置の一実施例を示すブロック図である。本実施例の装置は、装着した光ディスク１をスピンドルモータ２にて回転させ、ピックアップ７からレーザビームを光ディスク１の画像形成面（レーベル面）に照射し、可視画像（図形や文字など）を記録する。ピックアップ７は、支持台であるスライダ１１とともに、ステッピングモータ１２の回転により光ディスクの半径方向に移動する。

スピンドルモータ２はドライバ３により駆動され、スピンドル制御部４は、フォトエンコーダ５、ＥＦＧ検出部６の検出した回転速度信号と回転位置（回転角）信号により、スピンドルモータ２の回転を制御する。この制御は、フィードバック制御である。

ステッピングモータ１２はドライバ１３により駆動され、スライダ制御部１４は、スライダ１１をディスク半径方向に所定間隔で移動させるよう、ステッピングモータ１２を制御する。

ピックアップ７は、レーザ光源であるレーザダイオード（ＬＤ）８と、光ディスクにレーザビームを照射する対物レンズ９、および対物レンズ９を半径方向にシフトさせるアクチュエータ１０を有する。ピックアップ７には、これ以外にフォーカス制御機構、光検出器などを有するがここでは省略する。アクチュエータ１０はドライバ１５により駆動され、ムービングコイルに駆動電流を流すことで対物レンズ９をシフトさせる。トラッキング制御部１６は、対物レンズ９を所定間隔（トラックピッチ）でシフトさせ、所望のトラック位置になるよう制御する。ただしディスク上の半径方向の位置情報を用いないので、この制御はオープン制御となっている。

マイコン１８は、ホストＰＣ２３からインタフェース２２を介して画像データを入力し、画像データに対応した記録パルス信号を生成し、ドライバ１９を介してレーザダイオード（ＬＤ）８に供給する。その際記録信号を、光ディスクの回転位置（回転角）とピックアップの半径位置（トラック位置）に同期して供給することで、光ディスクのレーベル面に所望の２次元の可視画像を形成する。

本実施例では、ピックアップ７の付近に温度センサ２０を設け、温度変化検出部２１にて温度上昇を検出する。温度センサ２０は、ピックアップ７の内部に設けてもよい。そして温度変化が所定値以上生じたら、移動量設定部１７はスライダ制御部１４とトラッキング制御部１６の移動量の設定値を変更する。これにより、スライダの移動間隔とレンズのシフト量を周囲温度に合わせて最適に制御する。

一般に光ディスク画像形成装置では、装置内の温度上昇が大きい。温度上昇の原因として、レーザ発光部、アクチュエータ、スピンドルモータ、ステッピングモータ、制御回路での発熱があげられる。特にピックアップ周辺の温度上昇は記録性能に直結するので問題となる。本実施例では、アクチュエータに印加する電流を減らすことで、ピックアップ周辺の温度上昇を抑えるようにする。そこで、温度上昇が所定値以上になった場合、スライダの移動間隔を小さくしかつレンズシフト量を小さくすることで、アクチュエータへの印加電流を少なくし発熱を防ぐようにする。スライダ移動間隔を小さくするとトータルの画像形成時間は長くなるので、温度上昇が所定値以下になったら、スライダの移動間隔とレンズシフト量を通常の値に切替えて、画像形成時間を短縮する。

温度センサ２０は、ピックアップ近傍における記録開始時の温度と記録中の温度を検出する。温度上昇が閾値以上になればスライダの移動間隔を小さくし、閾値以下になれば通常の移動間隔に戻す。レンズシフト量は、スライダの移動間隔に連動して変化させ、移動間隔が小さければレンズシフト量も小さくする。

図２は、光ディスク画像形成装置におけるスライダと対物レンズの基本動作の一例を説明する図である。光ディスク１の半径方向に、スライダ１１と対物レンズ９が移動する位置をステップ順に示す。まずスライダ１１は、ステッピングモータ１２を駆動し半径方向に間隔Ｓで移動する。この間隔Ｓを「スライダ移動間隔」と呼ぶ。これにより、例えばスライダ１１の中心１１ｃは、半径位置ｒ_２、ｒ_４、・・・の順に移動する（ステップ（１）（５））。

一方対物レンズ９は、アクチュエータ１０を駆動することでスライダ１１の対し左右に幅Ｌだけ移動（シフト）させる（ステップ（１）（２）（３））。その時、アクチュエータの中点（駆動電流＝０）における対物レンズ９の位置をスライダ１１の中心位置１１ｃに合わせるようにする。このシフト量Ｌを「レンズシフト量」と呼ぶ。そしてこのレンズシフト範囲内で、複数本のトラックに対しレーザ光を照射し画像を形成する。その場合のトラックピッチは、要求される画質性能（解像度など）から別途定められる。対物レンズ９がディスク上を隙間なく連続に走査するためには、Ｓ＝２Ｌとすればよい。

対物レンズがスライダ上を±Ｌ（図ではｒ_１からｒ_３まで）だけシフトが完了すると、スライダはｒ_２位置から次の位置ｒ_４へ移動する（ステップ（５））。以後、スライダ１１と対物レンズ９の動きは交互に行われ、画像データが全て終了するまで繰返す。なお、スライダ移動時には対物レンズの戻り動作が伴い、図２では、一旦スライダの中心に戻す場合を示す（ステップ（４））。スライダと対物レンズの基本動作は、これに限らず各種の組合わせが可能である。

図３は、本実施例において、温度上昇に伴いスライダ移動間隔とレンズシフト量をどのように切替えるかの一例を示す図である。初期温度をＴ０、記録中の温度をＴ１とし、温度上昇ΔＴ＝Ｔ１−Ｔ０を求め、温度上昇ΔＴが閾値ΔＴｔｈ（例えば１０℃）以上かどうかで切替える。

図３（ａ）は温度上昇が小さい場合（ΔＴ＜ΔＴｔｈ）である。この場合はスライダ移動間隔Ｓを通常の値（大きな値）に設定し、例えばＳ０＝２５０μｍとする。これに応じて、レンズシフト量をＬ０＝±１２５μｍとし、この範囲でトラックを例えばＮ０＝８本（これを規定トラック数とする）記録する。この場合はレンズシフト量Ｌ０が大きいので、アクチュエータ１０に印加する駆動電流もこれにほぼ比例して大きくなる。

図３（ｂ）は温度上昇が大きい場合（ΔＴ≧ΔＴｔｈ）である。この場合はスライダ移動間隔Ｓを小さく設定し、例えば上記（ａ）の場合の半分であるＳ１＝１２５μｍに切替える。これに応じて、レンズシフト量をＬ１＝±６２．５μｍとし、この範囲で規定トラック数を例えばＮ１＝４本記録する。この場合はレンズシフト量Ｌ１が上記（ａ）の１／２と小さいので、アクチュエータ１０に印加する駆動電流もほぼ１／２に低減する。その結果、アクチュエータ１０での発熱を低減し、ピックアップおよびその周辺の温度上昇を抑えることができる。

図３では、スライダ移動間隔Ｓとレンズシフト量Ｌを２段階で切替える場合を述べたが、温度上昇の閾値ΔＴｔｈを複数個設けて、複数段で切替えることも可能である。例えば、さらに移動量の小さいＳ２＝６２．５μｍ、Ｌ２＝±３１．３μｍの場合を追加する。あるいは、移動量Ｓ、Ｌを小さく設定したものの温度上昇が閾値ΔＴｔｈを越えている場合は、移動量Ｓ、Ｌをさらに小さく設定するようにしてもよい。

図４は、レンズシフトのためにアクチュエータを駆動させた場合の、ピックアップ周囲の温度上昇を測定した結果を示す図である。横軸はレンズシフト量であり、縦軸は駆動前と比較した温度上昇分を示す。レンズシフト量を小さくすることでアクチュエータへの駆動電流を低減し、その結果温度上昇を抑える効果が認められる。なお、ここで示した値は一例であり、温度上昇の大きさはピックアップ周囲の装置構造により左右されることは言うまでもない。

本実施例によれば、ピックアップ内の温度上昇を抑えて、ピックアップの構成部品の劣化を防止し、安定して良好な画像形成のために寄与する。

図５は、本実施例の光ディスク画像形成装置における画像形成のフローチャートを示す図である。これに沿って画像形成処理の流れを説明する。

光ディスクが装着され（Ｓ５０１）、画像形成動作の前に、温度センサ２０によりピックアップ周囲の温度を測定し、初期温度Ｔ０として温度変化検出部２１にて記憶する（Ｓ５０２）。画像形成開始の指示を受けると、ホストＰＣ２３から画像データを受け取り記録開始の準備をする（Ｓ５０３）。まず温度センサ２０にて現在温度Ｔ１を測定し、温度変化検出部２１は初期温度Ｔ０からの温度上昇ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ０）を求め、温度上昇ΔＴが閾値ΔＴｔｈ（例えば１０℃）以上であるかどうかを判定する（Ｓ５０５）。

温度上昇がΔＴ＜ΔＴｔｈであれば（Ｓ５０５でＮｏ）、移動量設定部１７は、スライダ移動間隔ＳをＳ０（例えば２５０μｍ）に設定する。またこれに伴い、別途決められているトラックピッチＴｐにより、１箇所のスライダ位置において記録する規定トラック数ＮをＮ０（例えば８本）に設定する（Ｓ５０６）。

温度上昇がΔＴ≧ΔＴｔｈであれば（Ｓ５０５でＹｅｓ）、移動量設定部１７は、スライダ移動間隔ＳをＳ１（例えば１２５μｍ）に設定する。またこれに伴い、１箇所のスライダ位置において記録する規定トラック数ＮをＮ１（例えば４本）に設定する（Ｓ５０７）。

スライダ制御部１４は、スライダ１１を初期位置に移動させる（Ｓ５０８）。ここで初期位置は、スライダ移動間隔Ｓの値と規定トラック数Ｎの値に応じて調整する。そして、トラッキング制御部１６は、対物レンズ９を初期位置へシフトさせる（Ｓ５０９）。この初期位置は規定トラック数Ｎの値で決まるもので、例えばアクチュエータ１０の中点位置からＴｐ×Ｎ／２の距離だけシフトした位置を起点とすればよい。

次に、１トラック分ずつ画像データの信号を記録し画像を形成する（Ｓ５１０）。記録した画像データが最終トラックのものであるかどうかを判定し（Ｓ５１１）、最終トラックであれば画像形成を終了する（Ｓ５２０）。最終トラックでなければ、次のトラックへトラックピッチＴｐだけレンズシフトを行う（Ｓ５１２）。そして現在のスライダ位置にて規定回数Ｎだけ記録したかを判定する（Ｓ５１３）。規定回数Ｎに満たない場合はＳ５１０に戻り１トラック分の記録を行い、以下繰返す。

Ｓ５１３で規定回数Ｎに達していればスライダを次の位置へ移動させる訳であるが、その移動条件を再度調整する。まず現在温度Ｔ１を測定し（Ｓ５１４）、初期温度Ｔ０からの温度上昇ΔＴ（＝Ｔ１−Ｔ０）を求め、温度上昇ΔＴが閾値ΔＴｔｈ以上であるかどうかを判定する（Ｓ５１５）。

温度上昇がΔＴ＜ΔＴｔｈであれば、スライダ移動間隔ＳをＳ０に設定する。また１箇所のスライダ位置において記録する規定トラック数ＮをＮ０に設定する（Ｓ５１６）。温度上昇がΔＴ≧ΔＴｔｈであれば、スライダ移動間隔ＳをＳ１に設定する。また規定トラック数ＮをＮ１に設定する（Ｓ５１７）。これらの設定は、上記Ｓ５０６、Ｓ５０７と同様である。

スライダ制御部１４は、スライダ１１を間隔Ｓだけ移動させる（Ｓ５１８）。またトラッキング制御部１６は、対物レンズ９を初期位置へシフトさせる（Ｓ５１９）。そして、Ｓ５１０に戻り１トラック分ずつ記録を行う。以下、全ての画像データを記録終了するまでこれを繰返す。

上記のフローチャートによれば、画像形成中の温度上昇に的確に対応して移動量設定を行うことができる。まず、画像形成開始時点で既に閾値以上の温度上昇が認められれば、初期設定としてスライダ移動間隔Ｓを小さくする。そして、ディスク全面に画像を形成する際記録途中で温度は徐々に上昇していくが、上記によればスライダが移動する毎に温度上昇をチェックしているので、こまめに移動条件の調整が可能になる。また、移動条件を調整した結果温度上昇が閾値未満に低減した場合には、移動条件を元に戻し（移動間隔大）、画像形成時間の短縮化を図ることができる。

上記の実施例では、温度上昇時に、スライダ移動間隔Ｓとこれに伴う規定トラック数Ｎを変更することで、レンズシフト量を減少させているが、これ以外の方法でも可能である。例えば、レンズシフト量に対応するアクチュエータの駆動電流を予め求めておく。そして、アクチュエータへの駆動電流を直接検出し、駆動電流が閾値を越えたらスライダを次の位置へ移動させるようにしておく。そして、温度上昇時に駆動電流の閾値を変更する（電流最大値を下げる）ことで、温度上昇を抑えることができる。

上記の実施例では、温度上昇の判定として、ディスク装着後の記録開始前の温度（初期温度Ｔ０）を基準温度として、それに対する温度上昇分を求めている。基準温度はこれに限らず、装置動作の手順に合わせ適宜設定することができる。また、温度変化分ではなく、現在温度Ｔ１がある許容温度Ｔｔｈ（例えば５０℃）を超えているかどうかを判定し、移動条件を切替えるようにしてもよい。

本発明による光ディスク画像形成装置の一実施例を示すブロック図。 スライダと対物レンズの基本動作を説明する図。 温度上昇時のスライダ移動間隔とレンズシフト量の切替えを示す図。 レンズシフドによるピックアップ周囲の温度上昇を示す図。 画像形成のフローチャートを示す図。

符号の説明

１…光ディスク、２…スピンドルモータ、４…スピンドル制御部、７…ピックアップ、８…レーザダイオード（ＬＤ）、９…対物レンズ、１０…アクチュエータ、１１…スライダ、１２…ステッピングモータ、１４…スライダ制御部、１６…トラッキング制御部、１７…移動量設定部、１８…マイコン、２０…温度センサ、２１…温度変化検出部、２３…ホストＰＣ、Ｓ…スライダ移動間隔、Ｌ…レンズシフト量。

Claims (5)

1. 光ディスクにレーザビームを照射して画像データに対応する可視画像を形成する光ディスク画像形成装置において、
   上記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、
   上記画像データに対応するレーザビームを発生するレーザ光源、上記光ディスクにレーザビームを照射する対物レンズ、および該対物レンズを上記光ディスクの半径方向にシフトさせるアクチュエータを有するピックアップと、
   該ピックアップを支持するスライダを上記光ディスクの半径方向に移動させるステッピングモータと、
   上記ピックアップ付近の温度を検出する温度センサと、
   上記ステッピングモータと上記アクチュエータの動作を制御する移動制御部とを備え、
   該移動制御部は、上記温度センサにて検出した温度に応じて、上記スライダの移動間隔と上記対物レンズのシフト量を変更することを特徴とする光ディスク画像形成装置。
2. 請求項１記載の光ディスク画像形成装置であって、
   前記移動制御部は、前記ステッピングモータにより前記スライダを移動させる毎に、前記検出した温度に応じて、前記スライダの移動間隔と前記対物レンズのシフト量を変更することを特徴とする光ディスク画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の光ディスク画像形成装置であって、
   前記温度センサが検出した温度が画像形成開始前の温度よりも閾値以上上昇している場合、前記移動制御部は、前記スライダの移動間隔と前記対物レンズのシフト量を小さく設定することを特徴とする光ディスク画像形成装置。
4. 請求項３記載の光ディスク画像形成装置であって、
   前記対物レンズのシフト量を小さく設定する際、前記アクチュエータへの駆動電流の最大値を下げることを特徴とする光ディスク画像形成装置。
5. 光ディスクにレーザビームを照射して画像データに対応する可視画像を形成する光ディスク画像形成装置において、
   上記光ディスクを回転させるスピンドルモータと、
   上記画像データに対応するレーザビームを発生するレーザ光源、上記光ディスクにレーザビームを照射する対物レンズ、および該対物レンズを上記光ディスクの半径方向にシフトさせるアクチュエータを有するピックアップと、
   該ピックアップを支持するスライダを上記光ディスクの半径方向に移動させるステッピングモータと、
   上記ピックアップ付近の温度を検出する温度センサと、
   上記ステッピングモータと上記アクチュエータの動作を制御する移動制御部とを備え、
   該移動制御部は、上記温度センサにて検出した温度が所定値以上になった場合、上記アクチュエータへの駆動電流の最大値を下げることを特徴とする光ディスク画像形成装置。
   
   

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