JPS62277666A - キヤリツジ組立体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えばレーザ等の光スポットをディスク面
の目標位置に当てるためのキャリッジ組立体に関するも
のである。

〔従来の技術〕

第９図は従来のキャリッジ組立体の一例を示す全体斜視
図であり、キャリッジ（１）には記録、再正情報を有す
る光ビームを発生する情報変換装置く図示せず）が内蔵
されている。キャリッジ（１）には情報変換装置がらの
光をディスクく図示せず）の所定の目標位置に当てるた
めに対物レンズ〈２）を精密に位置決めするピックアッ
プ（３）が搭載されている。

キャリッジ（１）の両側にはそれぞれ所定の角度をもっ
てベアリング（５）が複数個設けられている。

キャリッジ（１）の左右には一対のガイドレール（４）
が延びており、キャリッジ（１）は、ベアリング（５）
を介してガイドレール（４）に沿って直線往復動自在に
なっている。キャリッジ（１）の両側には、固定側駆動
源であり、固定側磁気回路を構成する外箱ヨーク（６）
、外箱ヨーク（６）に固着されている永久磁石（７）、
外箱ヨーク（６）と一体化している中心磁極（８）がそ
れぞれ設けられている。

キャリッジ（１）には口の字状をしたコイルボビン（９
）が固着されている。コイルボビン（９）には駆動用コ
イル（１０）が巻回されている。そして、駆動用コイル
（１０）、コイルボビン（９）、ピックアップ（３）お
よびキャリッジ（１）により可動側の駆動源を含む可動
部を構成している。

第１０図はピックアップ（３）の内部構造を示す要部切
欠き斜視図、第１１図は第１０図の平面図である。

スライダ軸（１１）にはスライダスリーブ（１５）が通
されている。スライダ軸（１１）は主ヨーク（１２）の
下部と上部軸支え板（１３）とによりその両端が固定さ
れている。スライダスリーブ（１５）の上端外周部とタ
ーンテーブル（１４）の内周部とは接きされている。

ターンテーブル（１４）の中心から偏心した位置には光
ビームを集光する対物レンズ（２）が設けられている。

主ヨーク（１２）と円環状の補助ヨーク（１６）との間
には、対物レンズ（２）をＺ軸方向くディスク面に対し
て垂直の方向）に駆動させるためのＺ軸駆動用永久磁石
（１７）が設けられている。主ヨーク（１２）の外周に
はＺ軸駆動用コイルボビン（１８）が設けられている。

Ｚ軸駆動用コイルボビン（１８）には対物レンズ（２）
をＺ軸方向に駆動させるためのＺ軸駆動用コイル（１９
）が巻回されている。

補助ヨーク（１６）の上面には非磁性体板（２０）を介
して対物レンズ（２）をＸ軸方向くディスク面の半径方
向）に駆動させるためのＸ軸駆動用永久磁石（２１）が
一対対向して設けられている。一対のＸ軸駆動用永久磁
石（２１）のそれぞれの外側には、金属棒（２２）に巻
回され対物レンズ（２）をＸ軸方向に駆動させるための
Ｘ軸駆動用コイル（２３）が設けられている。なお、符
号（２４）は対物レンズ（２）の駆動時に可動部を支持
する可動部支持ばねを示すものである。

次に、上記構成の従来のキャリッジ組立体の動作°につ
いて説明する。キャリッジ（１）の両側の磁気回路には
それぞれ永久磁石（７）からＹ軸、−Ｙ軸方向に磁力線
が通っている。駆動用コイル（１０）には磁気回路によ
って形成された磁界が通っており、ディスクの目標位置
が定まると、制御部（図示せず）からの指令により、駆
動用コイル（１０）に電流が磁界のＹ軸方向に対してＺ
軸方向、磁界の−Ｙ方向に対して−Ｚ方向に流れ、フレ
ミングの左手の法則に基づき、キャリッジ（１）は駆動
用コイル（１０）およびコイルボビン（９）と共にＸ軸
方向に移動する。キャリッジ（１）が目標位置に達する
と、駆動用コイル（１０）には電流の供給が断たれ、キ
ャリッジ（１）のＸ方向の移動は停止する。

その後、ピックアップ（３）を用いて対物レンズ（２）
をＸ軸方向の目標位置に移動させてさらにｉ＃密位置決
めを行なう。また、光スポットをディスク面上に形成す
るために対物レンズ（２）をＺ軸方向に移動させて精密
位置決めを行なう。

対物レンズ（２）のＸ軸方向への移動は、Ｘ軸駆動用コ
イル（２３）に電流が流れると、その電流とＸ軸駆動用
永久磁石（２１）の磁力線との協働により、対物レンズ
（２）、ターンテーブル（１４）、Ｚ軸駆動用コイルボ
ビン（１８）、金属棒（２２）、Ｘ軸駆動用コイル（２
３）およびスライダスリーブ（１５）に偶力が与えられ
てなされる。対物レンズ（２）のＺ軸方向への移動は、
Ｚ軸駆動用コイル（１９）に電流が流れると、Ｚ軸駆動
用永久磁石（１７）、主ヨーク（１２）および補助ヨー
ク（１６）により構成された磁気回路によって対物レン
ズ（２）、ターンテーブル（１４）、Ｚ軸駆動用コイル
ボビン（１８）、金属棒（２２）、Ｘ軸駆動用コイル（
Ｚ３）およびスライダスリーブ（１５）に２軸方向の駆
動力が与えられてなされる。

次に、キャリッジ（１）がガイドレール（４）に支持さ
れる方法について説明する。第１２図は第１０図のＸＩ
［−ＸＩＩ線に沿う断面図であり、キャリッジ（１）の
上部の両側に設けられた複数個のベアリング（５）は、
ガイドレール（４）を押し付けて、キャリッジ（１）の
Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の移動およびＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各
軸回りの回転モーメントを拘束し、キャリッジ（１）は
Ｘ軸方向にのみ滑らかな直線往復運動を行なうことがで
きる。

また、第１１図に示すように四個所がＣの字形をした可
動部支持ばね（２４）は、斜線で示すように固定側であ
るＸ軸駆動用永久磁石（２１）の上面と、可動側である
ターンテーブル（１４）の鞍形部とにそれぞれ接着され
、ターンテーブル（１４）がＺ軸方向に変位すると、可
動部支持ばね（２４）は平面外に撓み、ターンテーブル
（１４）を元の位置に戻そうとする。

また、ターンテーブル（１４）がスライダ軸（１１）を
中心に回転すると、可動部支持ばね（２４）は、平面内
に変形して可動部支持ばね（２４）に反撹力が生じ、タ
ーンテーブル（１４）を元の位置に戻そうとする。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記のように構成された従来のキャリッジ組立体におい
ては、キャリッジ（１）にピックアップ（３）が取り付
けられ、キャリッジ（１）と共にピックアップ（３）は
Ｘ軸方向の全ストロークを直線往復動運動するために、
キャリッジ組立体の可動部の形状、質量共に大きくなり
、キャリッジ（１）の速度を大きくできず、アクセスタ
イムを短縮することができないという問題点があった。

また、外箱ヨーク（６）、永久磁石（７）および中心磁
極（８）から構成される固定側磁気回路にはＺ軸方向に
磁路が形成されないので、Ｚ軸方向の磁束漏れが大きい
という等の問題点もあった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、可動部が軽量化されてアクセスタイムを短縮する
ことができると共に、小形化および部品点数の削減が可
能なキャリッジ組立体を得ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明に係るキャリッジ組立体は、ディスクの中心部
から周縁部まで移動する前記光ビームの　　　　゛通過
を可能にする切欠き部が一面に形成されている外箱ヨー
クと、前記切欠き部に互いに対面して設けられているＺ
軸駆動用コイルと、前記切欠き部に設けられ前記光ビー
ムを集光する対物レンズと、この対物レンズに設けられ
前記Ｚ軸駆動用コイルと協働して前記対物レンズを移動
させ前記ディスク面に前記光スポットを形成するＺ軸駆
動用永久磁石と、前記外箱ヨークの内壁面に設けられて
いるＸ軸駆動用永久磁石と、前記外箱ヨーク内に設けら
れた中心磁極に中心磁極に沿って滑動自在に巻回され前
記Ｘ軸駆動用永久磁石と協働して前記対物レンズを移動
させ前記ディスク面の目標位置に前記光ビームを当てる
Ｘｌｌｌ１駆動用コイルとを備えたものである。

〔作用〕

この発明においては、Ｘ軸駆動用コイルに電流が流れる
と、対物レンズ、Ｚ軸駆動用永久磁石、Ｘ軸駆動用コイ
ル等からなるＸ軸方向可動部は中心磁極に沿ってＸ軸方
向に駆動され、このＸ軸方向可動部は対物レンズがディ
スク、の目標位置に光ビームを当てる位置に達すると停
止される。また、Ｚ軸駆動用コイルに電流が流れると、
対物レンズ、Ｚ軸駆動用永久磁石等からなるＺ軸方向可
動部はディスク面に向かって垂直方向に駆動され、この
Ｚ軸方向可動部は対物レンズがディスクの目標位置に光
スポットを形成すると停止される。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例を図について説明する。

第１図ないし第５図はこの発明の一実施例を示すもので
、外箱ヨーク（３３）で取り囲まれたキャリッジ（３１
）にはＺ軸方向に対物レンズ（３２）を精密に位置決め
するための対物、レンズ駆動機構が設けられている。外
箱ヨーク（３３）の上面はＸ軸方向に沿って切欠き部（
３４）が形成されている。外箱ヨーク（３３）の内部に
はＸ軸方向に延びる一対の中心磁極（３５）が設けられ
ている。

外箱ヨーク（３３）のＸ軸方向の各内壁面には対物レン
ズ（３２）をＸ軸方向に駆動させるためのＸ軸駆動用永
久磁石（３８ｇ）、　（３６ｂ）がそれぞれ固着されて
いる。切欠き部（３４）には対物レンズク３２）をＺ軸
方向に駆動させるためのＺ軸駆動用コイル（３７）が互
いに対面して固着されている。そして、外箱ヨーク（３
３）、Ｘ軸駆動用永久磁石（３６ａ）　、　（３６ｂ）
、中心部１　（３５）によりキャリッジ（３１）をＸ軸
方向に駆動させるためのＸ軸固定側駆動源が構成されて
いる。

また、外箱ヨーク（３３）、Ｚ軸駆動用コイルク３７）
により対物レンズ（３２）をＺ軸方向に駆動させるため
のＺ軸固定側駆動源が構成されている。

キャリッジ（３１）にはＸ軸駆動用コイル（３８）の巻
回されているＸ軸駆動用コイルボビン（３９）が固着さ
れている。Ｘ軸駆動用コイル（３８）はＸ軸方向に駆動
力を発生させるための磁気回路と鎖交している。対物レ
ンズ（３２）にはＺ軸駆動用永久磁石（４０）が取り付
けられている。Ｚ軸駆動用コイル（３７）は、Ｚ軸駆動
用永久磁石（４０）から発生する磁束と永久磁石（４０
）がＺ軸方向に駆動力を受けるように鎖交している。

対物レンズ（３２）の上部と下部とには対物レンズ支持
用のジンバルばね（４２）がそれぞれ取り付けられてお
り、対物レンズ（３２）はこのばね（４２）により弾性
的に支持されている。対物レンズ（３２）の直下にはキ
ャリッジ（３１）に固着された反射板（４３）が設けら
れており、この反射板（４３）で、外箱ヨーク（３３）
の外側に設けられた情報変換装置（４４）から放射され
た光ビーム（４５）が反射され、光ビーム（４５）は対
物レンズ（３２）に入光する。

そして、キャリッジ（３１）、対物レンズ（３２）、Ｚ
軸駆動用永久磁石（４０）、反射板（４３）、Ｘ軸駆動
用コイル（３８）、Ｘ軸駆動用コイルボビン（３９）お
よびジンバルばね（４２）によりＸ軸方向に移動するＸ
軸方向可動部が構成されている。また、対物レンズ（３
２）およびＺ＊ｌｌＩ駆動用永久磁石（４０）によりＺ
軸方向に移動するＺ軸方向可動部が構成されている。

次に、上記構成のキャリッジ組立体の動作につい説明す
る。外箱ヨーク（３３）、Ｘ軸駆動用永久磁石（３６ａ
）　、　（３６ｂ）および中心磁極（３５）により磁気
回路が形成されておりその永久磁石（３６ａ）による磁
界は第３図に示すＹ軸方向と＝ＹＹ軸方向に通っている
。また、永久磁石（３６ｂ）による磁界は第３図に示す
Ｚ軸方向と−Ｚ軸方向とに通っている。

そして、Ｘ軸駆動用コイル（３８）を流れる電流は、磁
気回路によって形成された磁界のＹ軸、−Ｙ軸方向に対
してＺ軸、−Ｚ軸方向を通り、磁界のＺ軸、−２軸方向
に対し、Ｙ軸、−Ｙ軸方向を通っている。したがって、
Ｘ軸駆動用コイル（３８）に電流が流れると、Ｘ軸方向
可動部はＸ軸方向に駆動され、ディスクの目標位置に対
物レンズ（３２）が達すると、制御部からの指令により
Ｘ軸駆動用コイル（３８）への電流の供給は断たれ、Ｘ
軸方向可動部の移動は停止する。

また同時に、Ｚ軸駆動用コイル（３７）に電流が第５図
の矢印Ａ方向に流れると、その電流と、Ｚ軸駆動用永久
磁石（４０）および外箱ヨーク（３３）とで形成された
磁気回路の第６図中の矢印Ｂに向けて流れる磁力線との
協働により、Ｚ軸方向可動部にはＺ軸方向に駆動力が作
用する。この駆動力を用いることにより、制御部からの
指示で光ビーム（４５）はディスクの記録、再生膜面上
に常に正確に光スポットを形成する。

ところで、上記実施例の場合には、質量、体積共大きな
情報変換装置（４４）は外箱ヨーク（３３）の外側に固
定され、また質量、体積が大きくＺ軸方向に対物レンズ
（３２）を駆動させるＺ軸駆動用コイル（３７）をキャ
リッジ組立体の固定部に配設し、しかも光ビーム（４５
）が通過するための切欠き部（３４）を用いてその磁気
回路の一部を構成したことにより、キャリッジ組立体の
可動部およびキャリッジ組立体全体は質量、体積共非常
に小さくすることができる。また、キャリッジ（３１）
およびＸ軸駆動用コイルボビン（３９）自身は玉軸受（
４６）の一部として構成され、キャリッジ（３１）はこ
の玉軸受（４６）の作用によりガイドレールを兼ねる中
心磁ｉ　（３５）に沿ってＸ軸方向にスムースに移動す
ることができるので、Ｘ軸駆動用コイルボビン（１９）
も小形化することができ、またＸ軸方向駆動源の磁気回
路のエアギャップも小さくなるので、その磁気回路も小
形化することができる。さらに、Ｘ軸駆動用コイル（３
８）の大部分は可動部をＸ軸方向に駆動させる駆動源と
して作用するので、Ｘ軸駆動用コイル（３８）を小さく
することができる。

上記のように、可動部は質量、体積共に非常に小さくす
ることができるので、Ｘ軸方向可動部の共振周波数が大
きくなり、Ｘ軸方向の精密な位置決めまでも、全ストロ
ーク動くことが可能なボイスコイル形リニアモータで行
なうことが可能になる。また、Ｚ軸方向可動部は対物レ
ンズ（３２）とＺ軸駆動用永久磁石（４０）のみであり
、どちらも剛性が高くこれ等二つを結合しても剛性は高
く、Ｚ軸方向可動部の共振周波数を上げることができ、
Ｚ軸方向の精密な位置決めを容易に行なうことができる
。

また、ボイスコイル形リニアモータの場合、可動部の質
量の軽量化が消費電力の減少に大きな効果があることは
次に述べる説明で明らかである。

ボイスコイル形コイルモータにより生じる駆動力ＦＳは
、Ｘ軸駆動用コイル（３８）に流れる電流をＩｃ、モー
タの力定数をＫＦ、可動部の最大移動速度をＶとすると
、 Ｆｓ＝Ｋｐ（Ｉｃ−Ｋｐ−ｖ）　・・−・・−−−・−
・（１）となり、また力定数に、は、Ｘ軸駆動用コイル
（３日）に流れる電流をＩｃ、可動部の質量を転タイム
コンスタントをτａ、平均移動時間をＴａｖ、移動距離
をＬとすると、 Ｋ　ｐ　＝　−（−）　”　Ｌ　　・・・・・・・・・
・・・・・（２）１にＴ’ａｖ となり、前記ＫＰ、τ１．７’ａｖ、Ｌを同じ条件とす
ると、コイル電流Ｉｃは可動部の質量賜に比例する。し
たがって、質量糟が小さくなれば、コイル電流ＩＣおよ
び可動部を移動させるための駆動力Ｆ、を小さくするこ
とができる。

また、消費電力Ｐは、コイル電流をＩＣ、コイル抵抗を
Ｒｃとすると、 Ｐ＝Ｉｃ２Ｒｃ・・・・・・・・・・・・・・・・（３
）であるため、コイル電流ＩＣ２に比例して小さくなる
。したがって、可動部の軽量化は可動部質量ｍの２乗に
比例して消費電力Ｐを少なくすることができる。

なお、上記実施例ではＸ軸駆動用コイル（３８）をＸ軸
駆動用コイルボビン（３９）に巻回した場合について説
明したが、コイルボビンを省略しＸ軸駆動用コイル（３
８）をキャリッジ（３１）に直接接着してもよい。

また、第７図に示すように外箱ヨーク（３３）の切欠き
部（３４）にＺ軸駆動用永久磁石（４７）を設け、外箱
ヨーク（３３）に矢印Ｃに示す磁路を形成してもよい。

さらに、キャリッジ組立体のＹ軸、−Ｙ軸方向側または
Ｚ軸、−Ｚ軸方向側を縮寸したいときには、Ｙ＠、−Ｙ
軸方向側またはＺ軸、−２軸側の磁気回路を除去するこ
とにより可能である。

さらにまた、上記実施例では切欠き部（３４）にＺ軸駆
動用コイル（３７）を−個づつ対面して設けたが、第８
図に示すように切欠き部（３４）にＺ軸駆動用コイル（
４８）を複数個対面して設けてもよい。

また、情報変換装置（４４）を外箱ヨーク（３３）の外
側に固定して設けたが、情報変換装置（４４）をキャリ
ッジ（３１）に固定し、キャリッジ（３１）と共に移動
してもよい。

さらに、対物レンズ（３２）はジンバルばね（４２）に
弾性支持されているが、Ｚ軸方向の直線往復動を可能に
する０弾性を有しない支持体を用いてもよい。

さらにまた、上記実施例は光ディスクに用いられたキャ
リッジ組立体について説明したが、この発明は磁気ディ
スクにも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、ディスク面に
光スポットを形成するように対物レンズをＺ軸方向（デ
ィスク面に対して垂直方向）に移動させるための磁気回
路の外箱ヨークとＺ軸駆動用コイルをキャリッジ組立体
の固定部に設けたことにより、Ｘ軸方向くディスクの半
径方向）に移動する可動部の質量を小さくすることがで
きる結果、その可動部を駆動させる駆動装置も小形化す
ることができ、製作コストが削減される。また、外箱ヨ
ークは、対物レンズをＸ軸方向およびＺ軸方向の両方向
に移動させる再磁気回路を兼用しており、また光ビーム
が通過するための切欠き部も磁気回路の一部を構成して
いるので、キャリッジ組立体は小形化されまた部品点数
も削減される。さらに、Ｘ軸駆動用コイルの周囲は磁気
回路で囲まれているので、Ｘ軸駆動用コイルは小さくす
ることができ、さらに漏れ磁束は小さくコストの高い永
久磁石の使用量も低く抑えることができる。　。

そして、上記のようにキャリッジ組立体の可動部の小形
、軽量化が可能になる結果、Ｘ軸方向の機械共振周波数
を高くすることができて制御帯域が広くとれ、Ｘ軸方向
位置決め用のボイスコイル型リニアモータのみでＸ軸方
向の微小位置決めを行なうことができると共に可動部の
アクセスタイムを短縮化することができる。また、移動
するＺ軸方向の可動部は剛性の高い対物レンズとＺ軸駆
動用永久磁石から構成され、Ｚ軸方向可動部の共振周波
数も高くすることができるので、Ｚ軸方向の精密な位置
決めも容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す要部切欠き平面図、
第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は第２
図のｌ［Ｉ−Ｉ線に沿う断面図、第４図は第１図の左側
面図、第５図は第１図の要部切欠き斜視図、第６図は第
１図のＺ軸駆動用永久磁石の動作説明図、第７図はこの
発明の他の実施例を示すＺ＠駆動用永久磁石の動作説明
図、第８図はこの発明のさらに池の実施例を示すＺ軸駆
動用コイルの全体斜視図、第９図は従来のキャリッジ組
立体の全体斜視図、第１０図は第９図のピックアップの
内部構造を示す一部切欠き斜視図、第１１図は第１０図
の平面図、第１２図は第９図のＸＩ［−！［［線に沿う
断面図である。 （３１）・・・キャリッジ、（３２）・・・対物レンズ
、（３３）・・・外箱ヨーク、（３４）・・・切欠き部
、（３５）・・・中心磁極、（３６）・・・Ｘ軸駆動用
永久磁石、（３７）　、　（４８）・・・２軸駆動用コ
イル、（３８）・・・Ｘ軸駆動用コイル、（４０）。 （４７）　、　（４８）・・・Ｚ軸駆動用永久磁石、（
４４）・・・情報変換装置、（４５）・・・光ビーム。 なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 ３１　：　午ヤリ・ｒ’：　　　　　　　　３６：Ｘ傘
ｆｉｌ鳥ｇ１力吊永（１１石３２　　　対物ムース°　
　　　　３７　、ｚ細軸１防吊コイル３３　　タド晒コ
ーク　　　　　３８　、Ｘ軸鳥１ｒ會１中フィル３４ｒ
ηで１邪　　　４４　　慣啜緊擾装置３５　　ｔＰＩｃ
ｔ＠樹４５　：光ヒーム４ｏ　ｚ柿、騨ｖＪ閂水火磁石 篇３図 芹４図 ７ニ 革５図 ４８．ｚ軸馴勧嗣永久コイル ボ９図 手続補正書゛「自発」 昭和６２年　５月１１　日

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　情報変換装置から発生する光ビームを光スポットとし
   てディスクの面の目標位置に当てるための位置決めをす
   るキャリッジ組立体において、前記ディスクの中心部か
   ら周縁部まで移動する前記光ビームの通過を可能にする
   切欠き部が一面に形成されている外箱ヨークと、前記切
   欠き部に互いに対面して設けられているＺ軸駆動用コイ
   ルと、前記切欠き部に設けられ前記光ビームを集光する
   対物レンズと、この対物レンズに設けられ前記Ｚ軸駆動
   用コイルと協働して前記対物レンズを移動させ前記ディ
   スク面に前記光スポットを形成するＺ軸駆動用永久磁石
   と、前記外箱ヨークの内壁面に設けられているＸ軸駆動
   用永久磁石と、前記外箱ヨーク内に設けられた中心磁極
   に中心磁極に沿って滑動自在に巻回され前記Ｘ軸駆動用
   永久磁石と協働して前記対物レンズを移動させ前記ディ
   スク面の目標位置に前記光ビームを当てるＸ軸駆動用コ
   イルとを備えていることを特徴とするキャリッジ組立体
   。