JPH0684180A - 光ヘッド粗動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 光ディスクの半径方向に定めた行程長さの範
囲内で光ヘッドを駆動して移動させる光ヘッド粗動アク
チュエ−タに関する。本発明によれば、駆動用のコイル
を流れる電流の利用効率が高く、キャリッジに十分な加
速を付与できて応答性が高く、光ヘッド粗動アクチュエ
−タを含む光ヘッド駆動機構全体の省電力化、小型化、
軽量化が容易になる。 【構成】 支持枠の外周にコイルを巻回したコイル部材
と、該コイル部材の内側で軸方向の移動が可能に支承さ
れた永久磁石部材と、該永久磁石部材の軸方向の移動範
囲を制限する突当たり部材と、前記永久磁石部材に固定
されて光ヘッドに駆動力を伝達する駆動力伝達軸とを有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、光ディスクの半径方向
に定めた行程長さの範囲内で光ヘッドを駆動して移動さ
せる光ヘッド粗動アクチュエ−タに関する。

【０００２】

【従来の技術】光ディスクの半径方向に定めた行程長さ
の範囲内で光ヘッドを駆動して移動させる光ヘッド粗動
アクチュエ−タは、光ヘッドの大きな移動、例えば、光
ヘッドのホ−ムポジションへの帰還を受け持つととも
に、光ディスクの記録トラック１０本分程度の粗い精度
で光ヘッドを光ディスクの半径方向に位置決めする。光
ヘッド粗動アクチュエ−タは、光ヘッド微動アクチュエ
−タと組合わされて、光ディスクに対する光ヘッドのト
ラック検索とトレ−スを制御する。光ヘッド微動アクチ
ュエ−タは、光ヘッド粗動アクチュエ−タによって駆動
されるブロック上に配置され、このブロックの移動位置
において、さらに記録トラック幅の１０％程度の精度で
記録トラックに光ヘッドを位置決めする。

【０００３】図３は従来の光ヘッド粗動アクチュエ−タ
の例の斜視図、図４は図３の光ヘッド粗動アクチュエ−
タの磁気回路の側面図、図５は図３の光ヘッド粗動アク
チュエ−タの磁気回路の平面図である。ここでは、磁気
回路のギャップに形成される磁束を横切るコイルに電流
を通じて、磁束と電流の両方に直角な向きの駆動力を得
ている。

【０００４】図３〜図５において、光ヘッド２および図
示しない光ヘッド微動アクチュエ−タを搭載したキャリ
ッジ１は、案内用ガイドレ−ル５に拘束されて、光ヘッ
ド２の上空に位置する図示しない光ディスクの半径方向
（矢印方向）に移動可能である。案内用ガイドレ−ル５
を挟んでキャリッジ１の両側に、キャリッジを駆動する
光ヘッド粗動アクチュエ−タＡ、Ｂが配置される。光ヘ
ッド粗動アクチュエ−タＡ、Ｂは同一に構成され、図３
では、光ヘッド粗動アクチュエ−タＢの一部が断面で示
される。光ヘッド粗動アクチュエ−タＢは、固定ヨ−ク
７、永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄで構成される２つ
の磁気回路（図４の破線）のギャップにコイルボビン３
を非接触に保持した構造を有する。永久磁石６ａ、６
ｂ、６ｃ、６ｄの極性は、永久磁石６ａ、６ｂの対向間
隔と永久磁石６ｃ、６ｄの対向間隔とで磁束の向きが逆
になる図４の形式に定められる。一方、コイルボビン３
には駆動用コイル４が取り付けられ、コイルボビン３自
体はキャリッジ１に固定される。

【０００５】このように構成された光ヘッド粗動アクチ
ュエ−タＡ、Ｂでは、駆動用コイル４に電流を通じる
と、永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄが磁気回路のギャ
ップに形成する磁束と駆動用コイル４に流れる電流との
相互作用によって、駆動用コイル４（すなわちキャリッ
ジ１）には、案内用ガイドレ−ル５に沿った方向の駆動
力が発生する。一方、この駆動力によってキャリッジ１
が加速されると、その速度に応じた逆起電力が駆動用コ
イル４に発生する。従って、駆動用コイル４の端子電圧
をフィ−ドバックして駆動用コイル４の電流を制御すれ
ば、時々刻々のキャリッジ１の速度と位置を自在に制御
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図３〜図５の光ヘッド
粗動アクチュエ−タＡ、Ｂでは、駆動用コイル４を流れ
る電流の利用効率が低く、駆動用コイル４の放熱が悪く
て許容できる電流が小さいため、力不足でキャリッジ１
の十分な加速が得られない。また、光ヘッド粗動アクチ
ュエ−タＡ、Ｂを含む光ヘッド駆動機構を省電力化、小
型化、軽量化しにくい問題がある。

【０００７】すなわち、図５に明らかなように、キャリ
ッジ１の駆動に貢献する駆動用コイル４の部分は短径部
分８ａ、８ｂに限られ、長径部分（図５の左右方向）に
作用する力はキャリッジ１の駆動に全く関与しない。し
かし、駆動用コイル４の長手部分の長さは光ヘッド粗動
アクチュエ−タの必要なストロ−クの長さ以下にはでき
ず、従って、駆動力を増すためには、短径部分８ａ、
８ｂを拡張する、駆動用コイル４の巻き数を増す、
永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを強力なものにする等
の方法に頼ることになる。しかし、では固定ヨ−ク７
を含む磁気回路全体が大型化し、では駆動用コイル４
の厚みが増し、磁気回路のギャップが拡大して必要な磁
束を確保できず、では永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６
ｄが高価につくという問題が新たに発生する。

【０００８】また、永久磁石６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄで
包囲された駆動用コイル４は風通しが悪く、例えば、駆
動用コイル４にバイアスされた交流パルスを通じて、光
ヘッドを小刻みにピッチ送りする場合、駆動用コイル４
が容易に発熱する。

【０００９】本発明は、駆動用のコイルを流れる電流の
利用効率が高く、キャリッジに十分な加速を付与できて
応答性が高く、光ヘッド粗動アクチュエ−タを含む光ヘ
ッド駆動機構全体の省電力化、小型化、軽量化が容易な
光ヘッド粗動アクチュエ−タを提供することを目的とし
ている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の光ヘッド粗動
アクチュエ−タは、光ディスクの半径方向に定めた行程
長さの範囲内で光ヘッドを駆動して移動させる光ヘッド
粗動アクチュエ−タにおいて、支持枠の外周にコイルを
巻回したコイル部材と、該コイル部材の内側で軸方向の
移動が可能に支承された永久磁石部材と、該永久磁石部
材の軸方向の移動範囲を制限する突当たり部材と、前記
永久磁石部材に固定されて光ヘッドに駆動力を伝達する
駆動力伝達軸とを有するものである。

【００１１】請求項２の光ヘッド粗動アクチュエ−タ
は、請求項１の光ヘッド粗動アクチュエ−タにおいて、
前記支持枠を軟磁性体材料で形成したものである。

【００１２】請求項３の光ヘッド粗動アクチュエ−タ
は、請求項２の光ヘッド粗動アクチュエ−タにおいて、
前記支持枠の形状をその軸方向に距離を隔てて内側向き
の一対の磁気中心が形成される形状に選択し、かつ、前
記永久磁石部材の外周を同一極に着磁して軸方向のほぼ
中央部に磁気中心を形成し、かつ、前記支持枠の磁気中
心の間隔と前記突当たり部材の関係が、前記軟磁性体ボ
ビンの一対の磁気中心の内側に前記永久磁石部材の磁気
中心を隣接させる形式で前記行程長さの両端を制限する
関係に定められたものである。

【００１３】

【作用】請求項１の光ヘッド粗動アクチュエ−タは、光
ヘッドおよび光ヘッド微動アクチュエ−タを含むブロッ
ク全体を駆動して、光ディスクの半径方向に定めた行程
長さの範囲内で移動させ、粗い精度で位置決めする機能
については、従来（図３〜図５）の光ヘッド粗動アクチ
ュエ−タと共通するが、従来の光ヘッド粗動アクチュエ
−タのように、磁界に交差して流れる電流に作用する力
を直接に利用するものではなく、電流を通じたコイル部
材の内側に形成される磁極と永久磁石部材が持つ磁極と
の吸引と反発を利用するものである。従って、コイル部
材の外側が開放され、ここを風通しのよい放熱面として
利用できる。

【００１４】請求項１の光ヘッド粗動アクチュエ−タで
は、固定されたコイル部材に流す電流の向きを反転して
永久磁石部材の移動方向を異ならせ、固定されたコイル
部材に流す電流の大きさによって永久磁石部材の加速度
を加減する。コイル部材の内側で直線的に移動する永久
磁石部材の動作は、永久磁石部材に固定した駆動力伝達
軸によってコイル部材の外側に取り出され、駆動力伝達
軸を介して光ヘッドおよび光ヘッド微動アクチュエ−タ
を含むブロック全体を駆動する。

【００１５】好ましくは、支持枠の断面を円形とし、こ
の円形断面よりも小さな円形断面の永久磁石部材を、駆
動力伝達軸および駆動力伝達軸の反対側に延伸した軸に
よって、支持枠の壁面と非接触な状態で両持ち式に支承
する。支持枠の長手方向の形状をタイコ型として、コイ
ル部材の出口と入口に磁気中心、すなわち、磁束密度の
ピ−クを形成してもよい。突当たり部材は永久磁石部材
の軸方向の移動範囲を制限するもので、例えば、駆動力
伝達軸および駆動力伝達軸の反対側に延伸した軸に設け
た突起と、駆動力伝達軸および軸を自在に貫通移動させ
るがこの突起には衝突する支持枠側の一対の軸受けと、
で構成してもよい。

【００１６】請求項２および請求項３の光ヘッド粗動ア
クチュエ−タは、電磁弁等に使用される通常の電磁式ア
クチュエ−タとは異なる構成を有する。ここで言う通常
の電磁式アクチュエ−タとは、コイル部材の長手方向の
ほぼ中心に形成された磁気中心と裁頭円錐型の永久磁石
部材の吸引と反発によって永久磁石部材が駆動される形
式のものである。

【００１７】請求項２の光ヘッド粗動アクチュエ−タで
は、支持枠が軟磁性体材で形成されているから、コイル
の起磁力を実質的にその透磁率倍した格段に高い密度の
磁束を利用でき、少ないコイル電流でも強い駆動力を確
保できる。

【００１８】請求項３の光ヘッド粗動アクチュエ−タで
は、支持枠が軟磁性体材を用いた特別な形状に成形され
ているから、支持枠の軸方向の両端に、内側向きの一対
の磁気中心が形成される。磁気中心はコイル部材の軸方
向における磁束密度のピ−クであって、永久磁石部材側
の磁気中心に一致させる直前と直後の位置関係におい
て、可能な最大の吸引力または反発力を発揮する。一
方、永久磁石部材は軸方向に対称な形状で、外周を同一
極に着磁しているから、永久磁石部材の磁気中心は、軸
方向のほぼ中央部に形成される。

【００１９】そして、支持枠の磁気中心の間隔と突当た
り部材の関係を、軟磁性体ボビンの一対の磁気中心の内
側に永久磁石部材の磁気中心を隣接させる形式で、光ヘ
ッド粗動アクチュエ−タの行程長さの両端を制限する関
係に定めているから、光ヘッドおよび光ヘッド微動アク
チュエ−タを含むブロック全体をホ−ムポジションから
起動する際には、支持枠と永久磁石部材の磁気中心同士
を隣接させた状態で、支持枠側の磁気中心の磁極を永久
磁石部材側の磁極と同じにすることによって大きな加速
が得られる。また、逆に、ブロック全体をホ−ムポジシ
ョンに帰還する際には支持枠側の磁気中心の直前で大き
な減速を付与できる。

【００２０】さらに、コイル部材の内側で永久磁石部材
が移動すると、コイルには永久磁石部材の速度に応じた
逆起電力が発生するから、この逆起電力をフイ−ドバッ
クしてコイル電流を制御すれば、時々刻々の永久磁石部
材の速度および位置を自在に調整できる。

【００２１】

【実施例】本発明の実施例を図面を参照して説明する。

【００２２】図１は実施例の光ヘッド粗動アクチュエ−
タの外観図、図２は図１の光ヘッド粗動アクチュエ−タ
の説明図である。図２中、(a) は図１の光ヘッド粗動ア
クチュエ−タの断面図、(b) は(a) の光ヘッド粗動アク
チュエ−タの断面に対応させた内部の磁束密度の線図で
ある。ここでは、コイル部材の内側に永久磁石部材を支
承して、両者の磁極の反発と吸引によって駆動される電
磁式アクチュエ−タが採用され、コイル部材の支持枠は
軟磁性体材で形成される。

【００２３】図１において、ブロック状のキャリッジ２
５の上には、デイスク上レ−ザ−光集束用対物レンズ２
７を備えたフオ−カス及びトラック方向の微動位置決め
を行う光ヘッド２６が固定され、更に、ベ−ス板２２に
はディスク半径方向にガイドレ−ル２３を配置し、キャ
リッジ２５に備えられた案内用軸受２４によって支持
し、同様に、ベ−ス板２２に固定された円筒パイプ１２
を貫通させたアクチュエ−タの駆動力伝達軸９ａをキャ
リッジ２５の端面に固定し、キャリッジ２５をディスク
３０の半径方向に移動可能としている。ディスク３０は
スピンドル２８によって回転するハブ２９に支持されて
いる。

【００２４】図２(a) において、駆動力伝達軸９ａには
非磁性体、例えばＳＵＳ４２０相当の材料を用い、駆動
力伝達軸９ａの中央部には接着または一体成形されて、
外径Ｎ−内径Ｓ、または外径Ｓ−内径Ｎとする内外径２
極着磁を施した固定磁界磁石９が固定されている。そし
て、駆動力伝達軸９ａは、軸案内用軸受１１ａ、１１ｂ
を具備したハウジング１０ａ、１０ｂによって保持さ
れ、軸受保持及び同軸度を保つべく円筒パイプ１２に圧
入、加締め固定されている。また、円筒パイプ１２に
は、磁性体部材、例えば電磁軟鉄鋼を用いた駆動用電磁
石ヨ−ク１４に電気絶縁用ボビン１５を介して励磁用コ
イル１６が巻回され、励磁用コイル１６は、固定磁界磁
石９との相対位置を保つリング１３によって円筒パイプ
１２内に位置決め固定されている。

【００２５】更に、駆動力伝達軸９ａには、制御誤動作
時におけるアクチュエ−タへのダメ−ジを回避すべく緊
定リング１７が設けられ、一方、固定側軸受１１ａ、１
１ｂの外側にそれぞれダンピングゴム１８ａ、１８ｂが
前記緊定リング１７の衝突時の緩衝部材として固定され
ている。また、駆動時の発熱を緩和すべくハウジング１
０ａ、１０ｂには発熱発散用孔１９ａ、１９ｂを設け、
更に、円筒パイプ１２の外周には放熱用フィン２０を設
け保護している。

【００２６】このように構成された光ヘッド粗動アクチ
ュエ−タでは、固定側電磁石用ヨ−ク１４に電気絶縁用
ボビン１５を介して巻回された励磁用コイル１６にリ−
ド線２１を介して電流を流すと、フレミングの左手の法
則に基づき、例えば、電磁石用ヨ−ク１４両端のａ部に
Ｎ極、ｂ部にＳ極がそれぞれ励磁される。電磁石用ヨ−
ク１４は、両端のａ部およびｂ部以外の部分はほぼ磁気
飽和をしていることとする。

【００２７】前記状態において、軸受１１ａ、１１ｂに
よって保持された駆動力伝達軸９ａに固定された固定磁
界磁石９ｂを例えば外径Ｎ極、内径Ｓ極に着磁を施し、
前記磁界内に設置すると、駆動力伝達軸９ａは、電磁石
用ヨ−ク１４両端の磁極と固定磁界磁石９ｂの吸引、反
発作用によって紙上右側に移動する。また、電流を逆方
向に流すと前記の同様の原理、逆作用により紙上左側に
移動する。但し、この際、ａ磁極、ｂ磁極それぞれの磁
気中心と固定磁界磁石の磁気中心とは一致させず、可動
ストロ−クの最端部においてもそれぞれｄｙ、ｄｚづつ
内側にずらすべく、緊定リング１７の取り付け位置が定
めてある。

【００２８】図２(b) において、図２(a) の励磁用コイ
ル１６に電流が流れて、電磁石用ヨ−ク１４両端のａ部
にＮ極、ｂ部にＳ極がそれぞれ励磁された状態では、電
磁石用ヨ−ク１４の内側の磁束密度は、軸方向の位置に
応じて、曲線Ｍのように変化する。電磁石用ヨ−ク１４
の材料と形状の選択によって、曲線Ｍは異なり、磁極の
発生位置も変化する。本実施例では、電磁石用ヨ−ク１
４の磁気中心ａ、ｂの内側に固定磁界磁石９ｂの磁気中
心を隣接した状態が光ヘッド粗動アクチュエ−タの往復
行程Ｌ（ストロ−ク）の両端となるように、駆動力伝達
軸９ａに対する緊定リング１７の軸方向位置を決定して
いる。

【００２９】すなわち、図２(a) の左側の緊定リング１
７がダンピングゴム１８ａに突き当たった状態では、固
定磁界磁石９ｂの磁気中心は磁極ｂよりも距離ｄｚだけ
内側の位置ｄにあり、一方、右側の図示しない緊定リン
グがダンピングゴム１８ｂに突き当たった状態では、固
定磁界磁石９ｂの磁気中心は磁極ａよりも距離ｄｙだけ
内側の位置ｃにある。

【００３０】そして、このように吸引し合う相互の磁気
中心を隣接させた状態で、一気に励磁用コイル１６に流
れる電流の向きを反転すると、強力な反発力が作用して
固定磁界磁石９ｂに強い加速度が付与され、駆動力伝達
軸９ａを通じて、図１の光ヘッド２６を搭載したブロッ
ク２５の機敏な動作が達成される。

【００３１】

【発明の効果】請求項１の光ヘッド粗動アクチュエ−タ
によれば、図３のものに比較して全体構造が大幅に簡略
化され、省電力化、高出力化、小型化、軽量化が格段に
容易である。すなわち、ここでは、コイル部材側に形成
される磁極と永久磁石部材側の磁極の吸引と反発によっ
て駆動されるから、コイル部材に巻回されたコイル全体
が駆動に関与してコイルの使用効率が高く、光ヘッド粗
動アクチュエ−タの往復行程（ストロ−ク）長さが大き
くてもコイルの使用効率が低下しない。また、固定され
たコイル部材に対して永久磁石部材が移動する形式だか
ら、コイルに電流供給する結線が固定でよい分、コイル
部材が移動する形式のものに比較して、光ヘッド粗動ア
クチュエ−タの取付構造と結線が簡単で済む。さらに、
コイル部材の内側で永久磁石部材が移動する構造だか
ら、コイル部材の外側面を有効な放熱面として利用で
き、コイルの温度上昇を抑制して連続的な大電流や交流
電流も許容できる。

【００３２】請求項２の光ヘッド粗動アクチュエ−タに
よれば、電磁弁等に使用される通常の電磁式アクチュエ
−タに比較して、少ない電流負荷で大きな駆動力を確保
できる。

【００３３】請求項３の光ヘッド粗動アクチュエ−タに
よれば、光ヘッド粗動アクチュエ−タの往復行程の端部
で大きな駆動力が得られるから、光ヘッドの機動性、応
答性が高まり、光ディスク装置のアクセス性能が向上す
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の光ヘッド粗動アクチュエ−タの外観図
である。

【図２】図１の光ヘッド粗動アクチュエ−タの説明図で
ある。

【図３】従来の光ヘッド粗動アクチュエ−タの例の斜視
図である。

【図４】図３の光ヘッド粗動アクチュエ−タの磁気回路
の側面図である。

【図５】図３の光ヘッド粗動アクチュエ−タの磁気回路
の平面図である。

【符号の説明】

１２ 円筒パイプ ２２ ベ−ス板 ２３ ガイドレ−ル ２４ 案内用軸受 ２５ キャリッジ ２６ 光ヘッド ２７ 対物レンズ ２８ スピンドル ２９ ハブ ３０ ディスク ９ａ 駆動力伝達軸 ９ｂ 固定磁界磁石 １０ａ ハウジング １０ｂ ハウジング １１ａ 軸受 １１ｂ 軸受 １３ リング １４ 電磁石ヨ−ク １５ 電気絶縁用ボビン １６ 励磁用コイル １７ 緊定リング １８ａ ダンピングゴム １８ｂ ダンピングゴム １９ａ 発熱発散用孔 １９ｂ 発熱発散用孔 ２０ 放熱フィン ２１ リ−ド線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光ディスクの半径方向に定めた行程長さ
   の範囲内で光ヘッドを駆動して移動させる光ヘッド粗動
   アクチュエ−タにおいて、中空の支持枠の外周にコイル
   を巻回したコイル部材と、該コイル部材の内側で軸方向
   の移動が可能に支承された永久磁石部材と、該永久磁石
   部材の軸方向の移動範囲を制限する突当たり部材と、前
   記永久磁石部材に固定されて光ヘッドに駆動力を伝達す
   る駆動力伝達軸とを有することを特徴とする光ヘッド粗
   動アクチュエ−タ。
2. 【請求項２】 請求項１の光ヘッド粗動アクチュエ−タ
   において、前記支持枠を軟磁性体材料で形成したことを
   特徴とする光ヘッド粗動アクチュエ−タ。
3. 【請求項３】 請求項２の光ヘッド粗動アクチュエ−タ
   において、前記支持枠の形状をその軸方向に距離を隔て
   て内側向きの一対の磁気中心が形成される形状に選択
   し、かつ、前記永久磁石部材の外周を同一極に着磁して
   軸方向のほぼ中央部に磁気中心を形成し、かつ、前記支
   持枠の磁気中心の間隔と前記突当たり部材の関係が、前
   記軟磁性体ボビンの一対の磁気中心の内側に前記永久磁
   石部材の磁気中心を隣接させる形式で前記行程長さの両
   端を制限する関係に定められたことを特徴とする光ヘッ
   ド粗動アクチュエ−タ。