JP4521376B2 - 光学ヘッドおよびそれを用いたディスク駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＤやＤＶＤ装置などディスクの記録面上に記録された情報を再生または情報の記録を行う、光学ヘッドおよびそれを用いたディスク駆動装置に関する。

光学ヘッドの従来構造の例が、特許文献１に記載されている。特許文献１に記載の光学ヘッドでは、レーザドライバ（以下、レーザ駆動回路と称す）は、半導体レーザの近傍で、キャリッジとキャリッジ（以下、筺体と称す）の最下面に配設される保持板金との間に配置された構成が示されている。

特開２００３−１２３２９７号公報

レーザ駆動回路を半導体レーザの近傍に配置した場合、レーザ駆動回路の発熱が半導体レーザの近傍の筺体へ伝わり、筺体の温度を上昇させる。筺体の温度が上昇すると、半導体レーザの温度も上昇し、その結果、半導体レーザの性能や寿命に影響を与えるという課題があった。

本発明の目的は、光学特性に影響を与えることなく、レーザ駆動回路から半導体レーザの近傍の筺体へ伝わる熱量を低減し、半導体レーザの温度を低く抑えて、安定した動作を実現する光学ヘッドおよびそれを用いたディスク駆動装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は、次のように構成される。

半導体レーザ及び光検出器を、対物レンズ駆動装置の対物レンズの中心を通り軸受に当接される軸に平行となる直線に対して、一方の側に配置し、レーザ駆動回路を当該直線に対して他方の側に配置し、対物レンズ駆動装置は、ディスクの記録面にレーザ光を集光する対物レンズと、対物レンズを保持する保持手段と、保持手段を弾性支持する複数の支持部材と、支持部材の固定端が接続された固定部と、を有し、レーザ駆動回路は、固定部における支持部材の間に配置された光学ヘッドとする。

本発明によれば、レーザ駆動回路から半導体レーザまでの距離が十分に確保でき、レーザ駆動回路から筺体へ伝わる熱量を低減できる。これにより半導体レーザの温度を低く抑えられるので、半導体レーザの寿命劣化や誤動作を防止し、光学ヘッドおよびそれを用いたディスク駆動装置の信頼性を向上することが可能となる。また、この場合、光源として複数の半導体レーザを搭載した光学ヘッドにおいても、すべての半導体レーザに対してレーザ駆動回路を隔離できる利点がある。すなわちすべての半導体レーザに対して上記と同様の効果が得られる。

まず本実施例の光学ヘッド６を搭載したディスク駆動装置１の構成について説明する。図５に、そのディスク駆動装置１のブロック図を示す。ディスク駆動装置１は、ユニットメカ５と制御回路から構成され、インターフェース７３を介してＰＣと交信する。ユニットメカ５は、スピンドルモータ３と、光学ヘッド６と、フィードモータ４と、メカシャーシおよび金属カバー８から成り、光学ヘッド６とディスク０との距離，角度を精度よく保つための機構である。制御回路は主にＣＰＵ７７と信号処理回路７６から構成され、光検出器６３やスピンドルモータ駆動回路７５から出力された信号に基づいて、各部の制御を行う。

まず、ユニットメカ５の構成部品について説明する。スピンドルモータ３は、ディスク０を回転させるためのモータで、ディスク０の面ぶれや偏心を少なくしてディスク０を載せるターンテーブル２が設けられている。光学ヘッド６は、ディスク０から非接触で情報を再生したり、情報を記録したりするための装置で、主に光学系と対物レンズ駆動装置
６４、およびフレキシブルプリント基板６５から構成される。この光学ヘッド６の詳細については後述する。フィードモータ４は、基準となる軸に沿って、該光学ヘッド６をディスク０の半径方向の所定位置に移動させるためのモータである。メカシャーシは、上記部品を保持し、弾性体で構成されるインシュレータを介してディスク駆動装置１の本体に取付けられる。金属カバー８は、電磁シールドとフレキシブルプリント基板６５の押さえとしてディスク０と光学ヘッド６の間に配置される。その中央部には開口部８１が設けられている。

次に制御回路について説明する。対物レンズ駆動回路７１は、ディスク０のトラック上へ常にレーザ光の焦点を合わせるために、対物レンズ駆動装置６４へ出力する電流を制御する回路である。フィードモータ駆動回路７４は、対物レンズ駆動装置６４のトラッキング移動範囲を超えてディスク０の半径方向へアクセスする時に、光学ヘッド６を目的の位置に移動させる制御回路である。スピンドルモータ駆動回路７５は、再生信号の波形が所望の周波数範囲に収まるように、スピンドルモータ３の回転数を制御する回路である。レーザ駆動回路６２は、再生信号を一定の大きさにする、あるいはディスク０への記録品質を高めるために、半導体レーザ６１が照射するレーザ光の光量を高精度に制御する回路である。

本発明の実施例は、レーザ駆動回路６２の発熱に伴う半導体レーザ６１の寿命劣化や誤動作を防止すべく、半導体レーザ６１及び光検出器６３を対物レンズ駆動装置６４の対物レンズ６４７の中心を通り軸受６９に当接される軸に平行となる直線に対して、一方の側に配置し、レーザ駆動回路６２を当該直線に対して他方の側に配置することで、半導体レーザ６１の温度上昇量を低減した光学ヘッド６およびそれを用いたディスク駆動装置１である。以下、図１から図４と図６，図７を用いて本発明の実施例について説明する。

図１は、本発明の実施例である光学ヘッド６の主要部品の配置を簡略化して示す上面図である。同図において、ｘ軸方向はディスクの半径方向であるトラッキング方向、ｙ軸方向は、図示されていないディスクの接線方向、ｚ軸方向は対物レンズ６４７の光軸方向であるフォーカシング方向を示す。また同図において、対物レンズ６４７に対して図示されていないディスクへ近づく方向を上、遠ざかる方向を下と定義する。

光学ヘッド６は、前述のとおり、主に光学系と対物レンズ駆動装置６４、およびフレキシブルプリント基板６５から構成される。光学系は、半導体レーザ６１と、該レーザ光をディスク０の記録面上あるいはレーベル面上に焦点を合わせるためのレンズやミラーと、ディスク０からの反射光の変化を電気信号に変換する光検出器６３から構成される。対物レンズ駆動装置６４は、ディスクのトラック上に焦点を合わせて正確に情報を再生，記録するために、対物レンズ６４７の位置を制御する機構である。具体的には、ヨークとマグネットから成る磁気回路６４４と、コイルと対物レンズ６４７を取付けた保持手段６４３と、該保持手段６４３を保持する固定部６４１と、固定部６４１に対して保持手段６４３を弾性支持する片持ち梁の支持部材６４２で構成される。フレキシブルプリント基板６５は、該対物レンズ駆動装置６４や光学系を電気的に接続して制御回路と接続するための基板で、該半導体レーザ６１の出力を調整するレーザ駆動回路６２などが実装されている。これらの部品は筺体６０に固定，保持されている。該筺体６０は、アルミニウム合金，亜鉛合金，マグネシウム合金などを原料としたダイカストや、ポリフェニレンサルファイドを基材としたプラスティックで形成される。また該筺体６０には、光学ヘッド６がｙ方向に移動可能なように前記軸の軸受６９が設けられている。

上記光学ヘッド６に搭載されている部品のうち、記録または再生時に発熱する部品として、対物レンズ駆動装置６４に取付けられたコイル，半導体レーザ６１，レーザ駆動回路６２，光検出器６３などがある。その中でもレーザ駆動回路６２の発熱が特に大きい。このとき、半導体レーザ６１の温度上昇量は、半導体レーザ６１自身の発熱に起因するものと、レーザ駆動回路６２などの半導体レーザ６１以外の発熱に起因するものとがある。したがって、半導体レーザ６１の温度上昇量を低減するためには、半導体レーザ６１の発光の効率や冷却の効率を上げるか、半導体レーザ６１以外の発熱部品、とりわけレーザ駆動回路６２の影響を軽減する必要がある。

レーザ駆動回路６２の配置を説明するにあたって、まず直線Ｃを定義する。直線Ｃは対物レンズ６４７の中心を通り軸受６９に当接される図示されていない軸に平行となる線で、図１中に１点鎖線で示す。

本実施例は、半導体レーザ６１と光検出器６３とを、直線Ｃに対して一方の側に配置し、レーザ駆動回路６２を直線Ｃに対して他方の側に配置したものである。このように半導体レーザ６１とレーザ駆動回路６２の間隔を広げたことにより、レーザ駆動回路６２から半導体レーザ６１の近傍の筺体６０方向へ伝わる熱量が低減できる。したがって、半導体レーザ６１の温度上昇量が減少し、半導体レーザ６１の温度を低く抑えられる。またこのような位置関係にすることで、図７のように複数の半導体レーザ６１１，６１２が搭載される光学ヘッドにおいても、両方の半導体レーザ６１１，６１２とレーザ駆動回路６２を隔離することが可能となる。したがって、半導体レーザ６１１と半導体レーザ６１２の両方の温度上昇量が減少し、半導体レーザ６１１と半導体レーザ６１２の両方の温度を低く抑えられる。

図６は、本発明の実施例における金属カバー８の開口部８１の位置を示すために、ディスク駆動装置１において、ユニットメカ５に搭載された光学ヘッド６周辺を簡略化して示す上面図である。本実施例では金属カバー８には、ディスクと対物レンズ６４７との間及びディスクとレーザ駆動回路６２との間に開口部を設けてある。これにより、ディスクと光学ヘッド６とを直接対向させることで、ディスクの回転により生じる風が直接当たり、レーザ駆動回路６２が配置される位置で熱伝達率を高くできる。その結果、レーザ駆動回路６２から筺体６０へ伝わる熱量を大幅に低減できる。これにより半導体レーザ６１の温度をさらに低く抑えられるので、半導体レーザ６１の寿命劣化や誤動作を防止し、光学ヘッド６およびそれを用いたディスク駆動装置１の信頼性を向上することが可能となる。

本発明で述べたレーザ駆動回路６２は、固定部における片持ち梁の支持部材６４２の間に配置されている。そこで、図２から図５を用いて、レーザ駆動回路６２と固定部との位置関係と構造の詳細について以下に説明を行う。

図２は、レーザ駆動回路６２が配置されている場所を図１の線分Ａ−Ａで切断したときの断面図である。図２（ａ）に、レーザ駆動回路６２を固定部６４１における支持部材
６４２の間であって固定部６４１の上側に配置した場合の例を、図２（ｂ）には、レーザ駆動回路６２を固定部６４５における支持部材６４２の間であって固定部６４５の下側に配置した場合の例をそれぞれ示している。本実施例では、さらに同図に示すように、固定部６４１，６４５に凹みを設けて、レーザ駆動回路６２を配置するための空間を確保したことを特徴とする。これにより、レーザ駆動回路６２の周囲に空間が確保され、レーザ駆動回路６２から筺体６０へ伝わる熱量をさらに低減できる。したがって、半導体レーザ
６１の温度上昇量が益々低減され、半導体レーザ６１の温度を低く抑えられる。しかもこの場合には、光学ヘッド６の寸法を拡大する必要がないため、光学ヘッド６を小型化できる利点もある。

一方、従来のように半導体レーザ６１の近傍にレーザ駆動回路６２を配置した場合には、レーザ駆動回路６２の発熱が半導体レーザ６１の近傍の筺体６０に容易に伝わることによって、半導体レーザ６１の温度を上昇させてしまっていた。これに対して、筺体６０に切欠きを入れるなどして、半導体レーザ６１とレーザ駆動回路６２の間の断面積を小さくして両者間の断熱を図る方法も考えられるが、この場合には、筺体６０の剛性が低下する。筺体６０の剛性が低下すると、外乱に対して該筺体６０に固定されている光学部品が位置ずれを起こしやすく、光学特性が劣化してしまう可能性があった。

以上、本発明によれば、光学ヘッド６の大型化や筺体６０の剛性低下による光学特性の劣化を伴うことなく、半導体レーザ６１の温度を低く抑えられるので、半導体レーザ６１の寿命劣化や誤動作を防止し、光学ヘッド６の信頼性を向上することが可能となる。

以下、図２（ａ）のようにレーザ駆動回路６２を固定部６４１の上方に配置した場合を例に、他の実施例について説明する。但し、図２（ｂ）のようにレーザ駆動回路６２を固定部６４５の下方に配置した場合においても、以降の文中において、上と下の表記を置換させるだけで同様の効果が得られるものである。

図３（ａ）は、レーザ駆動回路６２が配置されている場所を図１の線分Ａ−Ａで切断したときの断面図である。前述の実施例の固定部６４１は、その両端にあって支持部材642の固定端の間を、同一部材で繋ぐように一体に成形されていた。それに対して本実施例では、金属部材６７の両端を、固定部６４６をコの字状に囲い込むように上方へ折り曲げて、その折り曲げ部の外側面と筺体６０の内側面とを接着剤６６で接続固定したことを第１の特徴とする。さらに本実施例では、金属部材６７及び固定部６４６と、レーザ駆動回路６２との間に、金属プレート６８１を設けてある。この金属プレート６８１は金属部材
６７と固定部６４６には接触しないように筺体６０に固定されていることを第２の特徴とする。

第１の特徴として本実施例では、固定部６４６が両端を折り曲げた金属部材６７を介して筺体６０に接着剤６６を用いて固定されている。そのため、筺体６０が前述した合金のダイカスト製の場合には、その線膨張係数α_C は２０〜３０×１０^-6Ｋ^-1であるから、該金属部材６７として例えば、鉄やステンレス鋼のような筺体６０よりも線膨張係数が小さな材質を用いれば、接着剤６６の厚みｔ_a を数式１が成立するように定めることで、光学ヘッド６の環境温度が変化しても固定部６４６に生じる熱応力を緩和できる。つまり、図３（ｂ）のように、金属部材６７の長さをＬ_P 、片側の接着剤６６の厚みをｔ_a 、筺体
６０，金属部材６７，接着剤６６の線膨張係数をそれぞれα_C ，α_P ，α_a としたとき、筺体６０の両内側壁間の距離はＬ_C とＬ_P の和で表せるから、接着剤６６の厚みｔ_a を数式１の関係から計算して求めればよい。

（数式１）
（Ｌ_P＋ｔ_a）×α_C＝Ｌ_P×α_P＋２×ｔ_a×α_a
これにより、固定部６４６の変形に起因する光学的な収差による集光スポットのぼやけの発生を更に抑えられるので、ディスクへの情報の記録，再生を正確に行うことができる。

また第２の特徴のように、固定部６４６と、レーザ駆動回路６２及びフレキシブルプリント基板６５の間に金属プレート６８１を設けたことにより、レーザ駆動回路６２やフレキシブルプリント基板６５が固定部６４６や金属部材６７に接触して、固定部６４６や金属部材６７を変形させることがない。したがって、固定部６４６の変形に起因する光学的な収差による集光スポットのぼやけの発生を更に抑えられるので、ディスクへの情報の記録，再生の信頼性を向上できる。

次に図４を用いて、他の実施例について説明する。図４は、レーザ駆動回路６２が配置されている場所を図１の線分Ｂ−Ｂで切断したときの断面図である。本実施例では、金属プレート６８２に対する筺体６０の位置決めおよび固定位置を、筺体６０の固定部６４６配置部の下方にある張り出し部分に設けたことを特徴とする。これにより、金属プレート６８２を固定部６４６に接触することなく、該固定部６４６の上方に設けるために必要であった固定部６４６上方のスペースが不要になるので、光学ヘッド６の薄型化できる利点もある。ゆえに、光学ヘッド６の寸法の拡大を伴うことなく、固定部６４６の変形も抑制できる。したがって、固定部６４６の変形に起因する光学的な収差による集光スポットのぼやけの発生を更に抑えられるので、ディスクへの情報の記録，再生を正確に行うことができる。

以上、本発明によれば、光学ヘッド６の寸法変更や、固定部の変形による光学特性の劣化を伴うことなく、半導体レーザ６１の温度を低く抑えられるので、半導体レーザ６１の寿命劣化や誤動作を防止し、光学ヘッド６およびそれを用いたディスク駆動装置１の信頼性を向上することが可能となる。

本発明は、ディスク駆動装置に利用できる。

本発明に係る光学ヘッドの概略を示す上面図である。 本発明に係る光学ヘッドに関して、レーザ駆動回路の配置を示す図１のＡ−Ａ断面図。 本発明に係る光学ヘッドに関して、レーザ駆動回路の配置を示す図１のＡ−Ａ断面図。 本発明に係る光学ヘッドに関して、レーザ駆動回路の配置を示す図１のＢ−Ｂ断面図。 本発明に係るディスク駆動装置のブロック図。 本発明に係るディスク駆動装置において、金属カバーの開口部の位置を示すユニットメカの光学ヘッド周辺の上面図である。 本発明に係る光学ヘッドの概略を示す上面図である。

符号の説明

０…ディスク、１…ディスク駆動装置、２…ターンテーブル、３…スピンドルモータ、４…フィードモータ、５…ユニットメカ、６…光学ヘッド、８…金属カバー、６０…筺体、６１，６１１，６１２…半導体レーザ、６２…レーザ駆動回路、６３…光検出器、６４…対物レンズ駆動装置、６５…フレキシブルプリント基板、６６…接着剤、６７…金属部材、６９…軸受、７１…対物レンズ駆動回路、７２…高周波アンプ、７３…インターフェース、７４…フィードモータ駆動回路、７５…スピンドルモータ駆動回路、７６…信号処理回路、７７…ＣＰＵ、８１…開口部、６４１，６４５，６４６…固定部、６４２…支持部材、６４３…保持手段、６４４…磁気回路、６４７…対物レンズ、６８１，６８２…金属プレート。

Claims (2)

1. ディスクの情報の再生あるいは記録をするためのレーザ光を照射する半導体レーザと、前記半導体レーザを駆動するレーザ駆動回路と、ディスクからの反射光を電気信号に変換する光検出器と、前記レーザ光をディスクの所定位置に導くための対物レンズ駆動装置と、ディスクの半径方向へ移動するための複数の軸受と、を有する光学ヘッドにおいて、
   前記半導体レーザ及び前記光検出器は、前記対物レンズ駆動装置の対物レンズの中心を通り前記軸受に当接される軸に平行となる直線に対して、一方の側に配置され、前記レーザ駆動回路は、当該直線に対して他方に配置され、
   前記対物レンズ駆動装置は、ディスクの記録面にレーザ光を集光する対物レンズと、前記対物レンズを保持する保持手段と、前記保持手段を弾性支持する複数の支持部材と、前記支持部材の固定端が接続された固定部と、を有し、
   前記レーザ駆動回路は、前記固定部における前記支持部材の間に配置されたことを特徴とする光学ヘッド。
2. 請求項１に記載の光学ヘッドにおいて、
   前記固定部は、前記レーザ駆動回路が配置される凹みを有することを特徴とする光学ヘッド。

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