JP4219851B2

JP4219851B2 - 光ディスク駆動装置

Info

Publication number: JP4219851B2
Application number: JP2004130578A
Authority: JP
Inventors: 伸晃小名木
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-04-27
Filing date: 2004-04-27
Publication date: 2009-02-04
Anticipated expiration: 2024-04-27
Also published as: JP2005317058A

Description

この発明は、光ディスク駆動装置に関する。

近年、テレビ放送のデジタル化の開始等に伴い、光ディスクを高密度化して大容量のデジタルデータを記録することが求められている。光ディスクを高密度化する基本的な方法は、記録／再生する光のスポット径を小さくする方法であり、記録／再生に用いる光の波長を短くし、かつ、対物レンズの開口数ＮＡを大きくすることが有効である。

記録／再生に用いる光の波長は、ＣＤ（Compact Disk）の場合は780ｎｍの近赤外光であり、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）の場合は650ｎｍ近傍の赤色光であり、青紫光の半導体レーザの開発に伴い400ｎｍ近傍も使用されている。記録／再生に用いる対物レンズは、ＣＤの場合は開口数（ＮＡ）0.5未満であり、ＤＶＤの場合はＮＡ0.6程度であり、今後、さらにＮＡ0.7以上に大きくすることが求められている。

記録／再生に用いる光の波長を短くし、または、対物レンズのＮＡを大きくすると、光を絞る際における収差の影響が大きくなるため光ディスクのチルトに対するマージンが減る。また、記録／再生に用いる対物レンズのＮＡを大きくすると焦点深度が小さくなるためフォーカスサーボの精度を上げることが求められ、また、対物レンズと光ディスクの記録面との距離が縮まるため、始動時にフォーカスサーボを引き込む直前に対物レンズと光ディスクとが衝突して光ピックアップを故障させる原因となる。マージンの少ない光ディスク駆動装置でフォーカスサーボを精度よく行い、また、対物レンズと光ディスクとの衝突を防止するため光ディスクの面ぶれを小さくすることが求められる。

非特許文献１には、基板に記録膜を成膜しＣＤと同程度に厚く剛性の大きい大容量の光ディスクを使用し、大きなＮＡの対物レンズから短波長の光を光ディスクの基板を通さずに薄いカバー層内を通して記録膜に照射して記録／再生するシステムが提案されている。また、特許文献１及び特許文献２には、平板に近接させて可撓性をもつ光ディスクを回転させることにより、光ディスクの面ぶれを安定化させる記録再生装置が提案されている。特許文献１及び特許文献２に記載のように単なる平板上で光ディスクを回転させる記録再生装置は、面ぶれを小さくできる一方、光ディスクと平板ガイドとの摺動を生じやすい。

特許文献３には、比較的撓みやすいシート状の光ディスクを回転させ、主安定化ガイド部材及び副安定化ガイド部材を光ディスクに対して光ピックアップと反対側に配置することにより、空気の力でディスクを安定化して良好な面ぶれ特性の獲得と摺動傷の回避とを両立できる光ディスク駆動装置が提案されている。特許文献３では、空気の力では面ぶれを抑圧できない従来の高剛性の光ディスクと異なり、薄型化して剛性を下げた光ディスクを使用し、空気の力を利用した安定化ガイド部材により光ディスクの面ぶれを抑制している。また、主安定化ガイド部材及び副安定化ガイド部材を離散配置して光ディスクと安定化ガイド部材との摺動の発生を抑制して、ＮＡの大きなレンズを用いてフォーカスマージンが狭い場合でも記録再生特性を良好にできる。

特許文献３の光ディスク駆動装置では、比較的撓みやすいシート状の光ディスクの剛性が小さいことにより、高速回転した光ディスクの全面が不安定に揺動することがある。特に、狭い光ディスク駆動装置内部に発生する不安定な乱流が発生すると、光ディスクが揺動する。光ディスク全体の揺動があまり大きくなると、光ピックアップ位置の対面に配置された主安定化ガイド部材により安定化されている記録再生位置での面ぶれが大きくなり、光ディスク駆動装置内部の他の部品と光ディスクとが衝突する。

特許文献４には、中心の吸気口と外周部の排気口とを備えた記録媒体用カートリッジが提案されている。特許文献４の記録媒体用カートリッジでは、記録媒体の回転に伴って自然に発生する吸気口から排気口への気流により、内部に入った塵埃の排除と記録媒体の揺動防止を図っている。
山本眞伸、片面１２Ｇｂｙｔｅの大容量光ディスク、ＯＰＬＵＳＥ、株式会社新技術コミュニケーションズ、１９９８年２月、Ｖｏｌ．２０、Ｎｏ．２、Ｐ．１８３特開平７−１０５６５７号公報特開平１０−３０８０５９号公報特開２００３−１１５１０８号公報特開平１０−５５６４７号公報

この発明は、高速回転する光ディスクの面ぶれを抑制する光ディスク駆動装置を提供することを目的とする。

この発明の光ディスク駆動装置は、光ディスクに光ピックアップから光を照射して情報の記録または再生を行う光ディスク駆動装置であって、上部遮蔽板と外壁と気流発生手段と安定化手段とを備え、上部遮蔽板は、光ピックアップが光を照射する光ディスクの一面と逆側で光ディスクに面し、光ディスクの中心側の上部流入口と光ディスクの外周側の上部流出口とを有し、外壁は、上部遮蔽板の周囲に連結され、上部遮蔽板とで上部遮蔽板の光ディスクと逆側に空間を形成し、気流発生手段は、光ディスクの光ピックアップが光を照射する面と逆の面に沿って光ディスクの中心側から外周側に向い、上部遮蔽板の上部流出口から上部遮蔽板と外壁とに覆われた空間に流出し、上部遮蔽板の上部流入口から流入する気流を強制的に発生させ、安定化手段は、光ピックアップが光を照射する光ディスクの一面と逆側における光ピックアップに相対する位置に配置され、光ディスクとの間の気流により光ピックアップに近づく方向の圧力を光ディスクに加えて光ディスクを安定化する。光ディスク駆動装置には、光ディスクに情報を記録する装置、光ディスクから情報を再生する装置、光ディスクに情報を記録し記録された情報を再生する装置を含み、光ディスクを常に収容しても外部から搬入されてもよい。光ディスクには、光を用いて情報の記録または再生並びに記録及び再生できる各種記録媒体を含み、カートリッジに収容されていてもよい。

さらに、気流発生手段は、光ディスクの駆動軸と同軸に設けられて回転するプロペラにより気流を発生させるとよい。また、光ピックアップと同じ側で光ディスクに面し、中心側の下部流入口と外周側の下部流出口とをもつ下部遮蔽板を備えるとよい。

気流発生手段を備えることで、安定化手段による光ディスクの面ぶれを抑制する効果を高められる。気流発生手段にプロペラを用いることにより、光ディスクの中心側から外周側に向う気流の速度を速められる。上部流入口と上部流出口とを設けた上部遮蔽板を供えることで、気流を流れやすくすることにより乱流の発生を防止して光ディスクの面ぶれを抑制できる。流入口フィルタにより気流に含まれる塵埃を除去することにより、安定化手段と光ディスクとの間に塵埃が入り込んで摩擦を生じたり、発塵することを防止できる。下部流入口と下部流出口とを設けた下部遮蔽板を供えることで、気流を流れやすくすることにより乱流の発生を防止して光ディスクの面ぶれを抑制できる。外壁を備えることで、気流を流れやすくすることにより乱流の発生を防止して光ディスクの面ぶれを抑制できる。上部フィルタや下部フィルタを備えることにより気流に含まれる塵埃を除去して、安定化手段と光ディスクとの間に塵埃が入り込んで摩擦を生じたり、発塵することを防止できる。

本発明の光ディスク駆動装置１は、図１の断面図に示すように、スピンドルモーター２とハブ３と光ピックアップ４と光ピックアップ駆動部５と上部遮蔽板６と流入口フィルタ７と安定化ガイド部材８と安定化ガイド部材駆動部９とプロペラ１０と下部遮蔽板１１と外壁１２とを備え、図２の上部遮蔽板６の平面図に示すように補助ガイド部材１３を備え、回転駆動する光ディスク１４に情報を記録し、記録された情報を再生する。光ディスク１４は、例えば直径１２０ｍｍ、厚さ９０μｍのポリエチレンテレフタレート製のシートに反射層、記録層、保護層等を形成して製造され、ＣＤ等の厚い基盤に比較して撓みやすい（可撓性をもつ）。

モーターの一種であるスピンドルモーター２はハブ３との間に挟んだ光ディスク１４を回転させ、光ディスク１４のハブ３側に設置された光ピックアップ４から、光ディスク１４の記録面に光を照射して情報を記録し、照射した光の反射光を受光して記録された情報を再生する。光ピックアップ駆動部５は、信号処理系統のトラッキングサーボドライバにより光ピックアップ４を光ディスク１４の半径方向に移動したり、信号処理系統のフォーカスサーボドライバにより光ディスク１４の面ぶれに応じて光ピックアップ４の対物レンズを移動し、光ピックアップに所望の記録位置で情報の記録または再生を行わせる。

上部遮蔽板６は、スピンドルモーター２の周囲に広がり、安定化ガイド部材８側において光ディスク１４に５ｍｍ離れて面し、光ディスク１４の中心側に上部流入口１５を有し、光ディスク１４の外周側に上部流出口１６を有する。上部流入口１５はスピンドルモーター２との間に設けられた同心円のスリット形状の隙間で、内側半径１６ｍｍ、外側半径１９ｍｍをもち、不織布で作られた流入口フィルタ７で隙間なく埋められている。上部流出口１６は、楕円型の複数の穴を光ディスク１４の外周に沿うように並べて形成される。

安定化手段の一種である安定化ガイド部材８は、図３（ａ）に示すように円柱状の一端に円弧形状を有し、光ディスク１４を間に挟んで光ピックアップ４に相対し、光ピックアップ４から光が照射される位置の逆側に円弧形状の先端を近接させている。光ディスク１４は、剛性や遠心力により回転時に真っ直ぐになろうとして光ピックアップ４から離れる方向の力をもち、安定化ガイド部材８は、ベルヌーイの法則に基づく空気流の圧力差により光ディスク１４に対して光ピックアップ４側に向う反発力を発生させ、光ディスク１４の真っ直ぐになろうとする力と安定化ガイド部材８による反発力との釣り合いにより、光ピックアップ４から光が照射される領域における光ディスク１４の大きな面ぶれを抑制する。

安定化ガイド部材駆動部９は、光ディスク１４の半径方向に移動する光ピックアップ４に合わせて、光ピックアップ４に相対するように安定化ガイド部材８を移動させる。補助ガイド部材１３は、安定化ガイド部材８よりやや大きく同様の形状をもち、図２に示すように、光ピックアップ４による照射位置を通る半径に対して光ディスク１４の回転方向の上流及び下流に９０°回転させた半径上に配置され、光ディスク１４全体の面ぶれを抑制することにより、光ピックアップ４から光が照射される領域における安定化ガイド部材８による光ディスク１４の面ぶれ抑制効果を大きくする。

なお、安定化ガイド部材８は他の形状でもよく、図３（ｂ）や図３（ｃ）の斜視図に示すように光ディスク１４の記憶領域を半径方向に横断する長さをもたせて安定化ガイド部材駆動部９を省いてもよい。また、補助ガイド部材１３を他の位置に設けてもよく、数を変えてもよく、他の形状としてもよい。

気流発生手段の一種であるプロペラ１０は、スピンドルモーター２の軸に取り付けられて光ディスク１４より安定化ガイド部材８側に設置され、光ディスク１４とともに回転して光ディスク１４の表面に沿って中心側から外周側に流れる気流を強制的に発生させ、光ディスク１４の光ピックアップ１４側の気流の速度より、安定化ガイド部材側の気流の速度を速める。プロペラ１０により気流を強制的に発生させることで、狭い光ディスク駆動装置１の内部における乱流の発生を防止して面ぶれを防止し、また、回転速度が遅い場合でも気流を強められる。また、スピンドルモーター２周辺に強い気流を生じさせることによりスピンドルモーター２を効果的に空冷できる。なお、図４に示すように、スピンドルモーター２とハブ３との位置を入れ替えて、ハブ３にプロペラ１０を装着して回転させた場合と比較すると、スピンドルモーター２側にのプロペラ１０を装着したほうが冷却効率が高い。

下部遮蔽板１１は、ハブ３の周囲に広がり、光ディスク１４の光ピックアップ４側の面に７ｍｍ離れて面し、光ディスク１４の中心側に設けられて空気を通過させる下部流入口１７と、光ディスク１４の外周側に設けられて空気を通過させる下部流出口１８とを有する。上部遮蔽板６と同様に、下部流入口１７は、ハブ３との間に設けられたスリット形状の空間であり、下部流出口１８は、楕円型の複数の穴を光ディスク１４の外周に沿うように並べて形成されている。

外壁１２は、上部遮蔽板６と下部遮蔽板１１の周囲に連結されて光ディスク１４が回転する領域を覆い、上部遮蔽板６の光ディスク１４と逆側に設けた空間と、下部遮蔽板１１との光ディスク１４の逆側に設けた空間とを覆っている。なお、上部遮蔽板６、下部遮蔽板１１、外壁１２の一部または全部をカートリッジで形成してもよい。

この光ディスク駆動装置１では、光ディスク１４を回転させると同時にプロペラ１０が回転することにより、図１の矢印に示すように、上部流入口１５から光ディスク１４が回転する空間へ空気が流入し、安定化ガイド部材８側の光ディスク１４の表面に沿って、強制的に光ディスク１４の中心側から外周側に向かう気流が発生する。外周側に到達した空気は、上部流出口１６から上部遮蔽板６と外壁１２とに覆われた空間に流出し、流入口フィルタ７により塵埃を除去されて、上部流入口１５から光ディスク１４が回転する空間に流入される。光ピックアップ４側では、光ディスク１４の表面に沿って空気の粘性により光ディスク１４の中心側から外周側に向う気流が発生し、外周側に到達した空気は下部流出口１８から下部遮蔽板１１と外壁１２とに覆われた空間に流出し、下部流入口１７から光ディスク１４が回転する空間に再び流入される。

この光ディスク駆動装置１は、光ディスク１４の表面に沿って中心側から外周側に向う気流を強制的に発生させることにより、光ディスク駆動装置１の内部における不安定な乱流の発生を防止してディスクの遥動を抑制し、安定化ガイド部材８による光ピックアップ４からの光の照射位置を安定化できる。また、照射位置を安定化することにより、大きなＮＡをもつ光ピックアップ４を利用しても摺動を回避できる。さらに、強制的に気流を発生させることにより低回転数でも光ディスク１４の面ぶれを抑制して摺動を回避できる。また、空気を流入口フィルタ７を通過させて塵埃を除去して清浄化することにより、高速回転する光ディスク１４と安定化ガイド部材８との間に入り込む大きな塵埃が、摩擦等による面ぶれの増大や、摺動による発塵を引き起こすことを防止できる。

実験により、半径３５ｍｍの光ディスク１４をディスク回転数９００ｒｐｍで再生し、光ディスク駆動装置１にプロペラ１０を備えた場合と備えない場合との面ぶれ及び摺動傷を調べた。摺動の有無は、安定化ガイド部材８に取り付けたＡＥ（アコースティックエミッション）センサーで衝撃検出数を測定することにより検出した。プロペラ１０を備えない光ディスク駆動装置で発生した面ぶれは９μｍであるのに対し、プロペラ１０を備えた光ディスク駆動装置で発生した面ぶれは５μｍであった。プロペラ１０を備えない光ディスク駆動装置では、安定化ガイド部材８と光ディスク１４との間で時折生じる摺動により５分程度の回転で光ディスク１４の安定化ガイド部材８側の面に摺動傷が生じたのに対し、プロペラ１０を備えた光ディスク駆動装置ではプロペラ１０を設けない光ディスク駆動装置に比べて衝撃検出数が１０分の１以下となり、５分程度回転した光ディスク１４に摺動傷が生じなかった。また、ワークディスタンスが３００μｍ程度の高ＮＡの光ピックアップ４を用い、光ディスク１４を５４００ｒｐｍ以上で回転すると、プロペラ１０を設けない光ディスク駆動装置では、時折、光ディスク１４全面に５００μｍ以上の振幅で不安定な揺動が生じて光ピックアップ４に衝突したのに対し、プロペラ１０を備えた光ディスク駆動装置では１００μｍ以上の揺動が一切発生せず安定であった。

第２の実施形態に係る光ディスク駆動装置１９は、第１の実施形態に係る光ディスク駆動装置１に図５の断面図に示すように上部フィルタ２０と下部フィルタ２１とを備える。上部フィルタ２０は、上部遮蔽板６の光ディスク１４と逆側の空間において上部流入口１５を囲うように配置されて、上部流出口１６から上部流入口１５に流れる空気の塵埃を除去する。下部フィルタ２１は、下部遮蔽板１１の光ディスク１４と逆側の空間において下部流入口１７を囲うように配置されて、下部流出口１８から下部流入口１７に流れる空気の塵埃を除去する。

光ディスク駆動装置１９では、光ディスク１４を回転させると同時にプロペラ１０が回転することにより、光ディスク１４が回転する空間に上部流入口１５から空気が流入し、安定化ガイド部材８側の光ディスク１４の表面に沿って、強制的に光ディスク１４の中心側から外周側に向かう気流が発生する。外周側に到達した空気は、上部流出口１６から上部遮蔽板６と外壁１２とに覆われた空間に流出し、上部フィルタ２０と流入口フィルタ７とにより塵埃を除去されて、上部流入口１５から光ディスク１４が回転する空間に流入される。光ピックアップ４側では、光ディスク１４の表面に沿って空気の粘性により光ディスク１４の中心側から外周側に向う気流が発生し、外周側に到達した空気は下部流出口１８から下部遮蔽板１１と外壁１２とに覆われた空間に流出し、下部フィルタ２１により塵埃を除去されて、下部流入口１７から光ディスク１４が回転する空間に流入される。

第１の実施形態の光ディスク駆動装置１の効果に加え、上部フィルタ２０と流入口フィルタ７との２段構成にすることにより、流入口フィルタ７の目詰まりを起こしにくくすることができるため、例えば、オフィス環境下で長期間連続運転する場合でも、空気の流れを滞らせず面ぶれの増大を防止できる。また、流入口フィルタ７の目を上部フィルタ２０の目より細かくすることにより塵埃の除去を促進できる。

第１の実施形態の光ディスク駆動装置の断面図である。上部遮蔽板の周辺の平面図である。安定化ガイド部材の斜視図である。比較例の光ディスク駆動装置の断面図である。第２の実施形態の光ディスク駆動装置の断面図である。

符号の説明

１；光ディスク駆動装置、２；スピンドルモーター、３；ハブ、４；光ピックアップ、
５；光ピックアップ駆動部、６；上部遮蔽板、７；流入口フィルタ、
８；安定化ガイド部材、９；安定化ガイド部材駆動部、１０；プロペラ、
１１；下部遮蔽板、１２；外壁、１３；補助ガイド部材、１４；光ディスク、
１５；上部流入口、１６；上部流出口、１７；下部流入口、１８；下部流出口、
１９；光ディスク駆動装置、２０；上部フィルタ、２１；下部フィルタ。

Claims

光ディスクに光ピックアップから光を照射して情報の記録または再生を行う光ディスク駆動装置であって、
上部遮蔽板と外壁と気流発生手段と安定化手段とを備え、
前記上部遮蔽板は、前記光ピックアップが光を照射する前記光ディスクの一面と逆側で前記光ディスクに面し、前記光ディスクの中心側の上部流入口と前記光ディスクの外周側の上部流出口とを有し、
前記外壁は、前記上部遮蔽板の周囲に連結され、前記上部遮蔽板とで前記上部遮蔽板の前記光ディスクと逆側に空間を形成し、
前記気流発生手段は、前記光ディスクの前記光ピックアップが光を照射する面と逆の面に沿って前記光ディスクの中心側から外周側に向い、前記上部遮蔽板の上部流出口から前記上部遮蔽板と前記外壁とに覆われた空間に流出し、前記上部遮蔽板の上部流入口から流入する気流を強制的に発生させ、
前記安定化手段は、前記光ピックアップが光を照射する前記光ディスクの一面と逆側における前記光ピックアップに相対する位置に配置され、前記光ディスクとの間の気流により前記光ピックアップに近づく方向の圧力を前記光ディスクに加えて前記光ディスクを安定化することを特徴とする光ディスク駆動装置。
前記気流発生手段は、前記光ディスクの駆動軸と同軸に設けられて回転するプロペラにより気流を発生させる請求項１に記載の光ディスク駆動装置。
前記光ピックアップと同じ側で前記光ディスクに面し、中心側の下部流入口と外周側の下部流出口とをもつ下部遮蔽板を備える請求項１又は２記載の光ディスク駆動装置。