JP2009252312A - ディスク状記録媒体の記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディスク種別により光ディスクを回転するスピンドルモータの高さを変る。
【解決手段】光ディスク装置のスピンドルモータは、光ディスクを装着するターンテーブルを含む回転部と、回転部の回転中心に配置された回転軸と、回転軸を支持する軸受と、回転部を回転平面直角方向に移動させる移動手段と、回転部が回転平面直角方向に移動する範囲を規制する規制部材を設け、回転平面直角方向移動手段は、スピンドルモータの回転部と固定部にそれぞれ配置した磁石とコイルによる磁力を利用し、スピンドルモータ固定部に対し回転部のターンテーブル高さを可変とする。
【選択図】図１

Description

本発明は特に光ディスク装置に搭載されるスピンドルモータを使用した記録再生装置に関するものである。

現在可換型光ディスクとしては、直径１２０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍの記録媒体が主流になっている。該当する光ディスクとしては、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ＢＤ（Ｂｌｕ−Ｒａｙ Ｄｉｓｃ）が挙げられる。これらの光ディスクに対応した光ディスク装置には、種類が異なる記録媒体すべての記録再生に対応できるマルチドライブが製品化されている。

前記光ディスクは、直径、厚さは同じであるが、データ記録面はディスク表面からそれぞれ、１．２ｍｍ、０．６ｍｍ、０．１ｍｍとなっており、ディスク表面からデータ記録面までは透明なカバー層で保護されている。またそれぞれのディスクに対し、光ディスク装置の対物レンズの開口数は０．４５、０．６、０．８５と異なるため、ディスクの種類によって対物レンズからデータ記録面までの焦点距離が異なっている。

また現在では、ディスクラベル面にレーザ光を照射して図柄を作成する機能を搭載した光ディスク装置があり、この場合従来のデータ記録面だけでなく、ラベル面にも焦点を合わせる必要がある。

このように、複数ディスクに対応した光ディスク装置は、ディスク表面からデータ記録面までのカバー層厚さの違い、焦点距離の違い、ディスクラベル面への合焦などが必要となり、目的とする面に合焦するためには光ディスクと対物レンズとの距離を光ディスク別に変える必要がある。

一方、光ディスク装置への光ディスクの装着は、スピンドルモータのターンテーブルに光ディスクを取り付ける方式のため、光ディスク装置に配置された対物レンズ位置と光ディスクとの距離はディスク種類に関係なく一義に決定される。

ところで、対物レンズは光ディスクのデータ記録面に焦点を合わせるため、光ディスク面に対し垂直方向（フォーカス方向）に移動可能な構成となっている。そしてフォーカスサーボにより、データ記録面に対物レンズを追従させ記録再生を行う。光ディスクの違いにより合焦させたときの光ディスクと対物レンズの距離が異なる場合は、対物レンズを一定量フォーカス方向にオフセットさせた状態で制御を行う。

対物レンズ部は図８に示すように対物レンズ１５をワイヤ１６で支持した構造になっており、図示していない磁石、コイルによって形成された磁気回路による磁力でフォーカス方向への移動を制御している。こうした構造のため、図８（ｂ）、図８（ｃ）に示すように対物レンズ１５を大きく移動させると、レンズに傾きが生じ光スポットに収差が発生する。光スポットに収差が発生すると記録再生特性の劣化要因となる。また、対物レンズを一定量オフセットさせて使用する場合、コイルに一定電流を流し続ける必要があるためコイルの発熱も問題となる。このため、種類の異なる光ディスクにおいて合焦時の光ディスクと対物レンズの距離が異なる場合は、対物レンズの移動による傾きの管理、コイル部の発熱管理を行う必要があった。

一方、こうした問題を解決するための手段として、スピンドルモータのターンテーブルの高さを可変とし対物レンズとの距離が変えられる構造が特許文献１により示されている。

特許文献１によるスピンドルモータのターンテーブル高さ可変方法として、ターンテーブルを有するスピンドルモータを上下に駆動する高さ調整手段を光ディスク装置に搭載し、対物レンズとの距離を可変としている。高さ調整手段としては、ギヤ、カム、調整モータを使用して実現している。

さらに特許文献１に記載されたターンテーブル高さ可変方法として、スピンドルモータ固定部に対しターンテーブルを含む回転部を昇降制御手段により昇降する方法がある。この方法では、スピンドルモータのターンテーブルを含む回転部のみが上下動し、対物レンズとの距離を可変としている。

特開２００６−１２３７３号公報

ターンテーブル高さを可変とすることで、種類が異なる光ディスク間においても対物レンズのオフセット量を小さくすることができるため、対物レンズの傾きやコイルの発熱を低減することができる。

しかし、ターンテーブル高さの可変手段としてギヤ、カム、調整モータを使用した場合、光ディスク装置内の部品点数が増加するためコストが増加するほか、光ディスク装置の大型化を招くことになる。これは特に薄型パソコンに搭載されるスリム型光ディスクドライブに適用した場合、部品の搭載が困難となる。

また、スピンドルモータ固定部に対しターンテーブルを含む回転部を昇降制御手段により昇降する場合もスピンドルモータ外部に昇降制御手段が必要であるため光ディスク装置の大型化を招く。また、光ディスク装置側の対応のほか、スピンドルモータ側の変更も必要となり、コスト上昇要因となる。

光ディスク装置に搭載する光ディスクを回転するスピンドルモータには、光ディスクを装着するターンテーブルを含む回転部と、回転部の回転中心に配置された回転軸と、回転軸を支持する軸受と、回転部を回転平面直角方向に移動させる移動手段と、回転部が回転平面直角方向に移動する範囲を規制する規制部材を設け、回転平面直角方向移動手段は、スピンドルモータの回転部と固定部にそれぞれ配置した磁石とコイルによる磁力を利用する構成とし、この移動手段を使用することでスピンドルモータ固定部に対しターンテーブル高さを可変とする。

また、装着する光ディスクの違いによりターンテーブル高さを変える。

また、ターンテーブル高さ可変範囲を記録媒体の厚さ以下とする。

また、回転平面直角方向移動手段に使用する磁石を、スピンドルモータ回転用磁石と兼用する。

また、光ディスク装置がフォーカスサーボを行うためのフォーカスエラー信号を用い、フォーカスエラー信号の直流成分が小さくなる方向にターンテーブル高さを移動する。

また、記録再生を行う光ディスクの半径位置によりターンテーブル高さを変える。

本発明により、異なる種類の光ディスクを使用する光ディスク装置において、ターンテーブル高さを可変することができ、対物レンズの動作範囲を低減することができる。これにより、対物レンズの傾きやコイルの発熱を低減することができる。また、磁力を用いてターンテーブル高さを可変する構造であり、装置の小型化ができる。また、スピンドルモータをギヤ、カム等の機械的方法で可変する構造に対し、スピンドルモータ単体で対応することが出来、光ディスク装置の機械的変更点を少なくすることできる。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。

本発明の実施例について図１〜図７を用いて説明する。

図１は本発明の１実施例を示す光ディスク装置の構成を示した図である。

光ディスク１０２はスピンドルモータ１０１、ドライバ回路１０３により、回転した状態にある。光ピックアップユニット１０７に搭載されたレーザダイオード１０５から出射された光は対物レンズ１０４により、光ディスク１０２上のデータ記録面に集光される。そして光ディスク１０２に集光された光はデータ記録面で反射され、その反射光は再度対物レンズ１０４を通過した後、受光素子１０６に入り電気信号に変換される。受光素子１０６から出力される電気信号は、信号処理回路１０８に入力される。信号処理回路１０８は入力された信号を処理し、インターフェース１０９を通じて外部接続機器との通信を行ったり、ドライバ回路１０３にフィードバックし、スピンドルモータ１０１や光ピックアップユニット１０７などの制御を行っている。また、スピンドルモータ１０１には、光ディスク１０２を装着するターンテーブルが搭載されている。このターンテーブルはディスク回転平面に対し、垂直方向に移動することができ、信号処理回路１０８による信号によりターンテーブル高さが制御されている。

図２より本発明の１実施例であるスピンドルモータの構造について説明する。

図２は本発明の１実施例であるスピンドルモータの断面図を示したものであり、図２（ａ）はターンテーブルを下げた状態、図２（ｂ）はターンテーブルを上げた状態を示した図である。スピンドルモータ１には、シャフト３を回転軸にした回転部と、軸受９が取り付けられた静止部で構成されている。回転部にはターンテーブル２、シャフト３、モータケース６、ターンテーブル高さ調整用磁石４、スピンドルモータ回転用磁石５などにより構成されている。一方、静止部は、モータベース板１２、軸受９、ターンテーブル高さ規制部１１、ターンテーブル高さ調整用コイル７、スピンドルモータ回転用コイル８などで構成されている。

軸受９はシャフト３を回転自在に支持しているが、シャフト３が回転平面直角方向へ移動することを規制していない。回転平面直角方向へのシャフト３の規制は、シャフト凸部１０とターンテーブル高さ規制部１１によって行っている。このとき、ターンテーブル高さ規制部１１はシャフト凸部１０の厚みに対し、隙間を持って配置されている。このため、シャフト３は、図２（ａ）に示すように、シャフト凸部１０の上面とターンテーブル高さ規制部１１上部が接する位置まで上方に移動可能である。また図２（ｂ）に示すように、シャフト凸部１０の下面とターンテーブル高さ規制部１１下部が接する位置まで下方に移動可能である。よってターンテーブル高さ規制部１１の設定位置により、スピンドルモータ１の固定基準となるモータベース板１２に対し、シャフト３の安定点となる位置を２点設定することができる。シャフト３はターンテーブル２を含む回転部の基準であり、シャフト３の位置によりターンテーブル２の高さを変更することができる。

ところで、スピンドルモータ１内には、ターンテーブル高さ調整用磁石４とターンテーブル高さ調整用コイル７が対面して配置してある。ここでターンテーブル高さ調整用コイル７に電流を流して、磁界を発生させた場合電流の向きにより、ターンテーブル高さ調整用磁石４とターンテーブル高さ調整用コイル７との間に吸着力を発生させることができ、スピンドルモータの回転部と静止部を接近させることができる。このとき、シャフト凸部１０とターンテーブル高さ規制部１１により、回転部は図２（ａ）に示す位置で安定する。また、ターンテーブル高さ調整用コイル７に流す電流の向きを反対にすることで、ターンテーブル高さ調整用磁石４とターンテーブル高さ調整用コイル７との間に反発力を発生させることもでき、スピンドルモータの回転部と静止部を遠ざけることもできる。このとき、シャフト凸部１０とターンテーブル高さ規制部１１により、回転部は図２（ｂ）に示す位置で安定する。

こうしたスピンドルモータの構造により、スピンドルモータ１の固定基準となるモータベース板１２に対し、ターンテーブル２の高さを２点設定することが出来、２点の高さをターンテーブル高さ調整用コイル７に電流を流すことで外部から制御することが出来る。

ところで、ターンテーブル可変範囲を大きくするには、スピンドルモータ高さの増加、ターンテーブル高さ調整用磁石とターンテーブル高さ調整用コイルの大型化、高さ調整に必要な消費電力の増加となる。このため、ターンテーブル高さ可変範囲を必要最小限にする必要がある。本実施例では、ターンテーブル高さの可変範囲は使用する光ディスクの厚さ以下とした。光ディスク種別による光ディスクと対物レンズの距離に影響する項目として、光ディスク表面からデータ記録面までの距離が挙げられるが、ディスク種別による光ディスク表面からデータ記録面までの距離の差は必ず光ディスクの厚さ以下になるためである。

次に本発明の他の実施例について、図３を用いて説明する。前記実施例では、ターンテーブル高さ調整用磁石とターンテーブル高さ調整用コイルをモータケース内に対面するように配置してある。この場合、これらの部品をスピンドルモータに搭載する必要があるため、スピンドルモータ高さが通常のスピンドルモータに比べ高くなる。これを軽減する方法として、図３（ａ）に示すように、ターンテーブル高さ調整用磁石４をモータケース６の下部に配置し、ターンテーブル高さ調整用コイル７はモータベース板１２に配置する。この方法により、ターンテーブル高さ調整用コイル７の厚みを薄くでき、スピンドルモータ高さを低くすることができる。

ターンテーブル高さ制御に関しては前記実施例と同様であり、ターンテーブル高さ調整用コイル７に電流を流し、コイルと磁石間で吸着させて、図３（ａ）に示すようにターンテーブルを下げることができる。また電流を反対方向に流すことでコイルと磁石間で反発させて、図３（ｂ）に示すようにターンテーブルを上げることができる。

また、本発明の他の実施例について、図４を用いて説明する。スピンドルモータは、回転部の回転力をスピンドルモータ回転用磁石とスピンドルモータ回転用コイルを用いて発生させている。スピンドルモータ回転用コイルに流す電流を制御することで、スピンドルモータ回転用磁石との間で磁力を発生させ、それを回転力としている。ここで、スピンドルモータ回転用磁石をターンテーブル高さ調整用磁石と兼用することで、さらにスピンドルモータ高さを低減することができる。図４（ａ）に示すようにターンテーブル高さ調整用兼回転用磁石１３に対し、鉛直方向にターンテーブル高さ調整用コイル７を配置する。ここで、ターンテーブル高さ調整用兼回転用磁石１３と常に吸着するようにターンテーブル高さ調整用コイル７の電流を制御することで、ターンテーブルの高さを下げることができる。また、ターンテーブル高さ調整用兼回転用磁石１３と常に反発するようにターンテーブル高さ調整用コイル７の電流を制御することで、ターンテーブルの高さを上げることができる。こうした構造にすることで、ターンテーブル高さ調整用磁石の厚み分スピンドルモータの高さが低減可能となる。

次にスピンドルモータのターンテーブル高さを可変する契機について図５を用いて説明する。図５は光ディスク装置にディスクを挿入してから、記録再生可能状態（Ｒｅａｄｙ状態）になるまでのフローを示した図である。まず光ディスクを光ディスク装置に挿入した場合、ディスクの種類判別を行う。そしてディスクの種類が認識された段階で、ターンテーブルの高さ設定を各ディスク設定値にする。この後、光ディスクの固体ばらつきを吸収する調整処理、学習処理等のディスクローディング処理を行い、Ｒｅａｄｙ状態とする。ターンテーブル高さは、ディスクが排出されるまで設定値が保持される。ただし、光ディスク装置が休止状態等の停止モードに移行したり、スピンドルモータの回転が停止している場合は消費電力低減のため、ターンテーブル高さを調整する電流を止めてもよい。この場合、停止モードから動作モードへ復帰したときや、次回スピンドルモータが回転する契機で、再度ターンテーブル高さを設定する必要がある。

次に図６により光ディスク装置のフォーカスエラー信号を用いたターンテーブル高さ制御について説明する。光ディスク装置は、光ディスク上に光スポットを合焦するためにフォーカスサーボを行っている。フォーカスサーボは、合焦点からの誤差を示すエラー信号であるフォーカスエラー信号を用い、フォーカスエラー信号が０になるように制御を行っている。フォーカスエラー信号の交流成分は、ディスクの振れやそり、あるいはディスク表面の歪等により発生している。一方、フォーカスエラー信号の直流成分は、光ディスク装置に搭載された対物レンズ、ターンテーブル間距離と、実際にデータ記録面に合焦する際の対物レンズ、ターンテーブル間距離とに差があることで発生している。よって、本発明によるターンテーブル高さ可変制御により、フォーカスエラー信号の直流成分が小さくなる方向にターンテーブル高さを設定すると、余分な電流を対物レンズ制御コイルに流す必要がなくなる。

次に図７により光ディスクの半径方向に対するターンテーブル高さ制御について説明する。図７はスピンドルモータ１のターンテーブル２に光ディスク１４を装着した様子を示した図である。光ディスクは、ポリカーボネート等の樹脂で成型されており、光ディスク半径方向で図７に示すようなそりが発生することがある。このそりは、対物レンズと光ディスクの距離に影響を与えている。そこで光ディスクの半径位置でターンテーブル高さを変えると、対物レンズを制御するコイルに流す電流を低減することができる。半径方向でターンテーブル高さを変えるときの可変位置は、前記実施例で示したフォーカスエラー信号を用いて、フォーカスエラー信号が小さくなるように移動させればよい。例えば、光ディスクのディスクローディング処理の際、光ディスクの内周部および外周部でフォーカスエラー信号の直流成分を測定し、半径位置毎の適正なターンテーブル高さを補完して取得する。そして、記録再生を行う際に半径位置に応じてターンテーブル高さを設定すればよい。

本発明の実施例を示した図で、光ディスク装置の構成図である。 本発明の実施例を示した図で、ターンテーブル高さ可変型スピンドルモータの構造例を説明した図である。 本発明の実施例を示した図で、ターンテーブル高さ可変型スピンドルモータの他の構造例を説明した図である。 本発明の実施例を示した図で、ターンテーブル高さ可変型スピンドルモータの他の構造例を説明した図である。 本発明の実施例を示した図で、光ディスク装置に光ディスクを挿入後、ターンテーブル高さを設定するタイミングを説明した図である。 本発明の実施例を示した図で、フォーカスエラー信号を使用したターンテーブル高さ制御を説明した図である。 光ディスクをスピンドルモータのターンテーブルに装着した際の、光ディスクの半径方向のそりを説明した図である。 従来の光ディスク装置の対物レンズ挙動を説明した図であり、光ディスクの種類により光ディスクと対物レンズとの相対距離が異なる場合の対物レンズの位置を説明した図である。

符号の説明

１…スピンドルモータ、 ２…ターンテーブル、 ３…シャフト、
４…ターンテーブル高さ調整用磁石、 ５…スピンドルモータ回転用磁石、
６…モータケース、 ７…ターンテーブル高さ調整用コイル、
８…スピンドルモータ回転用コイル、 ９…軸受、 １０…シャフト凸部、
１１…ターンテーブル高さ規制部、 １２…モータベース板、
１３…ターンテーブル高さ調整用兼回転用磁石、 １４…光ディスク、
１５…対物レンズ、 １６…対物レンズ支持ワイヤ、 １７…データ記録面、
１０１…スピンドルモータ、 １０２…光ディスク、 １０３…ドライバ回路、
１０４…対物レンズ、 １０５…レーザダイオード、 １０６…受光素子、
１０７…光ピックアップユニット、 １０８…信号処理回路、
１０９…インターフェース、 １１０…光ディスク装置、 １１１…制御回路。

Claims (6)

1. ディスク状の記録媒体を回転させて記録、再生を行う記録再生装置であって、
   前記記録媒体を回転させるスピンドルモータを有し、
   前記スピンドルモータは、前記記録媒体を装着するターンテーブルを含む回転部と、回転部の回転中心に配置された回転軸と、前記回転軸を支持する軸受と、回転部を回転平面直角方向に移動させる移動手段と、回転部が回転平面直角方向に移動する範囲を規制する規制部材とを有し、
   前記移動手段は、前記スピンドルモータの回転部と固定部にそれぞれ配置した磁石とコイルによる磁力を利用する構成であり、前記移動手段を使用して前記固定部に対し前記回転部のターンテーブル高さを可変としたことを特徴とする記録再生装置。
2. 請求項１記載の記録再生装置において、
   装着する記録媒体の違いによりターンテーブル高さを変えることを特徴とする記録再生装置。
3. 請求項１記載の記録再生装置において、
   前記ターンテーブル高さ可変範囲を使用する記録媒体の厚さ以下としたことを特徴とする記録再生装置。
4. 請求項１記載の記録再生装置において、
   前記移動手段に使用する磁石を、スピンドルモータを回転させるために配置された磁石と兼用したことを特徴とする記録再生装置。
5. 請求項１記載の記録再生装置において、
   フォーカスサーボを行うためのフォーカスエラー信号を用い、フォーカスエラー信号の直流成分が小さくなる方向に前記ターンテーブル高さを移動することを特徴とする記録再生装置。
6. 請求項１記載の記録再生装置において、
   記録再生を行う記録記録媒体の半径位置によりターンテーブル高さを変えることを特徴とする記録再生装置。

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