JP2833464B2

JP2833464B2 - 対物レンズアクチュエータおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2833464B2
Application number: JP6017092A
Authority: JP
Inventors: 勉松井
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1994-02-14
Filing date: 1994-02-14
Publication date: 1998-12-09
Anticipated expiration: 2013-12-09
Also published as: JPH07225960A; US5604641A; US5734638A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、再生専用ディスク、追
記可能ディスク、もしくは消去可能ディスク対応の光学
式ヘッドにおける対物レンズアクチュエータおよびその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】光学式ヘッドは、記録媒体としての情報
ディスクの情報記録面に形成された記録トラック上に記
録再生消去のための光ビームを微小なスポットとして集
束照射し、情報記録面からの反射光などの変化によって
記録再生消去するものである。そのために、光ディスク
自体の面反りと回転にともなう面振れにもかかわらず、
記録トラック上に常に集束させる必要があることから、
光ビーム集束用の対物レンズを光軸方向において微小移
動せしめる（フォーカスサーボ）ようになっている。

【０００３】また記録トラックの偏心にもかかわらずス
ポット光が記録トラックを常に正確に追跡する必要があ
ることから、対物レンズを記録トラックに対して直交す
る方向に微小移動せしめる（トラッキングサーボ）よう
にもなされている。

【０００４】フォーカスサーボおよびトラッキングサー
ボについては、特公平５−６８０１３号公報，特開平４
−３１９５３７号公報，特開昭６２−６５２４３号公
報，特開平４−３２４１２７号公報等に開示されてい
る。

【０００５】対物レンズのサーボ駆動のための対物レン
ズ駆動装置を具備した従来の光ヘッドの４ワイヤ式アク
チュエータを図６に示す。図６の分解斜視図に示すよう
に、対物レンズ５１は角形状のレンズホルダ５２の上端
に取り付けられている。対物レンズホルダ５２の外周に
は、コイル中心軸が対物レンズ５１の光軸と平行となる
ようにフォーカスコイル５３が巻かれている。このフォ
ーカスコイル５３の両側には角形状のトラッキングコイ
ル５４が４個貼り付けられている。

【０００６】フォーカスコイル５３およびトラッキング
コイル５４は、マグネットおよび磁気ヨークからなる略
閉磁路構成の磁気回路５７および磁気ギャップ５８内に
位置せしめられている。磁気ギャップ５８には各コイル
と直角に鎖交するように平行磁束が発生しており、各コ
イルの電流駆動によってフォーカス方向およびトラッキ
ング方向の駆動を可能ならしめている。

【０００７】対物レンズホルダ５２は、４本のワイヤ５
５によりアクチュエータベース５６に支持されている。
ワイヤ５５は、例えばりん青銅よりなる弾性体である。
各ワイヤ（弾性支持体またはばね支持体）５５は、対物
レンズホルダ５２をアクチュエータベース５６に支持す
る機能と共に、対物レンズアクチュエータ５２に配置さ
れたプリント基板とアクチュエータベース５６に配置さ
れたプリント基板との間を電気的に接続する機能とを有
している。

【０００８】この従来のアクチュエータは、フォーカス
方向（矢印Ｆの方向）とトラッキング方向（矢印Ｔの方
向）のみならず、各直交軸とその回転軸方向にも運動の
許容軸を有するが、基本的にはディスクの面振れと偏心
には追従可能な構成である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】図６に示した従来の４
ワイヤ式アクチュエータを駆動するにあたって、構造以
外の問題点として、運動特性、特にサーボ引き込み時の
安定性が重要である。この対物レンズ支持構造におい
て、直接、りん青銅ワイヤだけで支持し、ダンピング処
理を行わないと、一次共振周波数における直流振幅（Ｄ
Ｃゲイン）に対する共振振幅の差（ゲインピーク）が３
０ｄＢも生じてしまう。このように一次共振周波数にお
けるゲインピークが大きいと、フォーカスサーボ引き込
み、およびトラッキングサーボ引き込みが不安定となっ
てしまう。特にトラッキングサーボの引き込みにおいて
は、ディスク内周から外周、もしくは外周から内周への
ポジショナによる駆動における位置整定時に、一次共振
周波数で発振（ハンチング）を引き起こす場合もある。
安定したサーボ引き込みを実現するには、一次共振周波
数におけるゲインピークを２０ｄＢ以下になるように、
ばね支持体の構造，材質を設計する必要がある。

【００１０】従来、この分野の設計指標はいかなる文献
にも記載されておらず、試行錯誤によって設計せざるを
得ないものであった。従来に比べてより合理的に設計可
能となったのはダンピング材質の損失係数を入力するこ
とによって、コンピュータシミュレーションによるモー
ダルストレイン法で、ある程度解析可能となったことで
ある。しかし基本構造に関わる設計思想まで、この解析
法で導出できるわけではなかった。

【００１１】さらに図６に示す構成では、対物レンズホ
ルダに配置したプリント基板と、アクチュエータの取り
付け基準であるアクチュエータベースに配置したプリン
ト基板との間に、りん青銅ワイヤをはんだづけしてい
る。しかし、ワイヤ自体の剛性が十分に大きくないた
め、はんだごて等ではんだ処理を行うと、ワイヤに機械
的なストレスがかかり、治具からアクチュエータを取り
外すと、４ワイヤによって支持された対物レンズホルダ
をアクチュエータベースに対して正確に角度出しを行う
ことはできなかった。

【００１２】本発明の目的は、一次共振周波数のゲイン
ピークの低減を図ることを目的としたダンピング構造と
材質を提示し、安定したフォーカス，トラッキングサー
ボ引き込みと安定したサーボを実現可能となる対物レン
ズアクチュエータを提供することにある。

【００１３】本発明の他の目的は、プリント基板にワイ
ヤをはんだづけする際に、非接触はんだを可能とした、
対物レンズアクチュエータの製造方法を提供することに
ある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明による対物レンズ
アクチュエータにおいては、対物レンズホルダに取り付
けたレンズの光軸方向（フォーカス方向）およびこれに
垂直な方向（トラッキング方向）に駆動可能とする支持
機構と、対物レンズホルダに駆動力を付与する駆動力付
与手段とを含む。基本的な支持機構は４ワイヤであり、
駆動力の付与は磁気回路による電磁駆動である。一次共
振周波数におけるゲインピークの低減は、主に支持ばね
の構造と支持ばねの一部にダンピング部分（以後、この
部分をダンピングボックスと呼ぶ）を付与した構成とし
ている。

【００１５】支持ばねの構造は、一本のワイヤではな
く、ダンピング材を介した複数本のワイヤの構成とし
た。

【００１６】ダンピングボックスは、穴が設けられてお
り、穴には、支持ばねが非接触で挿入され、支持ばねと
穴の内壁との間隙にシリコーン等のゲル状物質を充填し
ている。

【００１７】支持ばねを構成する複数本のワイヤのうち
１本のワイヤは、その両端がそれぞれ別個のプリント基
板にはんだづけされている。このはんだづけは、プリン
ト基板にクリームはんだを塗布し、非接触加熱により行
われる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１９】図１（ａ），（ｂ）は、一実施例であるア
クチュエータの平面図，正面図、図２は一部を省略した
分解斜視図である。

【００２０】角形状の対物レンズホルダ１１の周囲にフ
ォーカスコイル１２を巻き、この対角の位置に一対の偏
平・角形状のトラッキングコイル１３を張り付ける。こ
の角形のレンズホルダ１１には、レンズ光軸方向にスリ
ット１４が１対設けてあり、スリットには後述する磁気
回路のヨークを配置する。さらにレンズホルダ１１の両
側には、十字プリント基板１７ａを接着により貼り付け
る。

【００２１】十字プリント基板１７ａには、後述する支
持ばね２２を構成するマルチワイヤのうちの１本を、非
接触ではんだ付けする。このため、十字プリント基板１
７ａには、クリームはんだ２５ａが塗布されている。ま
たレンズホルダ１１には、対物レンズ１０が貼り付けら
れている。

【００２２】一方、アクチュエータベース１５は、磁気
回路を兼ねており、２つの板金で構成している。すなわ
ち、板金２６と、この上部に設けられるＵ字型のヨーク
となる板金２７とである。これら２つの板金２６，２７
は、貼り合わされている。板金２７の立上り部分は、レ
ンズホルダ１１のスリット１４に挿入される。板金２６
の立上り部内側には、マグネット２０がそれぞれ貼り付
けられている。また板金２６のワイヤを取り付ける両側
部分に角状のプリント基板１７ｂを設け、１対のダンピ
ングボックス１８を配置している。

【００２３】プリント基板１７ｂには、支持ばね２２を
構成するマルチワイヤのうちの１本のワイヤであって、
十字プリント基板１７ａにはんだ付けされるワイヤを、
非接触ではんだ付けするために、十字プリント基板１７
ａと同様にクリームはんだ２５ｂが塗布されている。

【００２４】支持ばね２２は、前述したように複数本
（例えば２本または３本）のワイヤよりなるマルチワイ
ヤ構成とし、ワイヤの間隙にシリコン系のゴム材でコー
ティングする。この構造によるせん断歪の発生によって
ダンピング効果をもたせる。複数本のワイヤのうちの１
本は、前述したように十字プリント基板１７ａおよび角
状プリント基板１７ｂにはんだ付けされるワイヤであ
る。

【００２５】ダンピングボックス１８には２つの穴２１
が貫通してあり、この中に支持ばね２２を非接触で挿入
し、支持ばね２２と穴２１の内壁との間隙にシリコーン
ゲルを封入する構造としている。

【００２６】支持ばね２２およびダンピングボックス１
８は、前述した全体構成のなかで、一次共振周波数のゲ
インピークの低減を目的とするものであり、図３および
図４を参照して、さらに詳しく説明する。図３は、支持
ばね２２をダンピングボックス１８の穴２１に取り付け
た状態を示す斜視図である。図４（ａ）は、支持ばね２
２の横断面図、図４（ｂ）はダンピングボックス部分の
縦断面図である。

【００２７】支持ばね２２は、２本のワイヤ３１，３２
よりなり、ワイヤ３１はワイヤ３２よりも長い。これら
２本のワイヤは、平行に配列された状態で、ワイヤ３１
の両端部分を残して、シリコン系のゴム材３３で充填さ
れる。

【００２８】直方体のダンピングボックス１８は、アク
チュエータベースを構成する一方の板金２６の両側に貼
り付けられており、それぞれ２個の穴２１があけられて
いる。これら穴２１に、支持ばね２２をそれぞれ非接触
で貫通し、支持ばね２２と穴２１の内壁との間隙に、シ
リコーンゲル材３４を挿入した。

【００２９】図４（ｂ）は、ダンピングボックス部分に
おける、ワイヤに平行な方向の断面図であるが、ワイヤ
３１，３２はゴム材３３でコーティングされ、その周囲
にはゲル材３４で充填されている様子が理解されるであ
ろう。

【００３０】次に、アクチュエータベース１５に対して
対物レンズホルダ１１を傾けずに支持ばね（マルチワイ
ヤ）２２で支持するための構造上の工夫と、作製に関わ
る工夫を述べる。一般に高密度，高速転送レートを目指
した光ヘッドの対物レンズの開口数は０．５５以上のも
のが一般的になっていた。いわゆるデジタル記録であれ
ばビット長をいかに小さくするかが大きな設計事項とな
っている。例えば０．３４μｍ／ビットの記録密度を確
保するためには、１，７変調を行った場合、０．４５μ
ｍ／マーク以下の記録密度を確保する必要がある。この
記録密度を確保するための必要条件は、レーザ波長＝６
８０ｎｍ、対物レンズ１０の開口数＝０．５５、ｅ^-2に
おけるビーム直径＝１．０μｍである。このように開口
数＝０．５５のレンズを使用する場合は、レンズの光軸
傾きは±０．２°以下に設定する必要がある。

【００３１】これを実現するために、従来のようなはん
だごてで接触してはんだづけするものは、ワイヤに機械
的な歪を残留させるため、作製後、治具から取り外した
とき、アクチュエータベースに対して傾いてしまう。

【００３２】そこで本発明では、図２に示すように、レ
ンズホルダ１１に貼り付けた十字プリント基板１７ａ
と、アクチュエータベース１５に取り付けたプリント基
板１７ｂとに、あらかじめ、クリームはんだ２５ａ，２
５ｂを塗布し、プリント基板１７ａ，１７ｂのクリーム
はんだ２５ａ，２５ｂに、ワイヤ３１の両端部がそれぞ
れ接触するようにする。このとき、ワイヤ３１には機械
的なストレスがかからない状態で配置するものとする。
プリント基板１７ａ，１７ｂのクリームはんだを塗布し
た部分を、ハロゲンランプ１９で光を照射して加熱し、
ワイヤ３１の両端を、プリント基板１７ａ，１７ｂにそ
れぞれはんだづけする。このような方法によって、治具
からはずした後もアクチュエータベース１５に対して正
確な対物レンズホルダ１１の傾きを設定できる。

【００３３】本実施例の構造によるダンピング効果を証
明するため、伝達特性を測定した結果を図５に示す。図
５は、ボーデ伝達関数における一次共振周波数のゲイン
ピークが低減した状態を示すボーデ線図である。

【００３４】図６に示した従来の４ワイヤ式対物レンズ
アクチュエータでは、ゲインピークは３０ｄＢである。
マルチワイヤの支持ばねのみのときは２０ｄＢと１０ｄ
Ｂ改善でき、さらにダンピングボックスによるゲル浸潤
によってさらに８ｄＢ改善でき、ゲインピークは１２ｄ
Ｂと大きく低減された。

【００３５】このように図５のボーデ線図から、本発明
のマルチワイヤとゲル浸潤によるダンピングによって、
ダンピングなしのものに比べて１８ｄＢもダンピングが
できたことがわかる。この伝達特性が示す通り、安定し
たランダムアクセスがかけられるようになった。

【００３６】

【発明の効果】本発明の対物レンズアクチュエータによ
れば、一次共振周波数のゲインピークを２０ｄＢ以下も
しくは１０ｄＢ程度まで低減可能となり、安定したサー
ボ引き込みと安定したサーボ動作を実現できる。

【００３７】また本発明の対物レンズアクチュエータの
製造方法によれば、可動部分である対物レンズホルダと
固定部分であるアクチュエータベース部分の導電性の中
継に関して、ワイヤに機械的なストレスをかけない状態
に配置し、そのままの状態ではんだ付けが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の対物レンズアクチュエータの平面図お
よび正面図である。

【図２】本発明の対物レンズアクチュエータの分解斜視
図を示す。

【図３】本発明の対物レンズアクチュエータのダンピン
グ部分を示す斜視図である。

【図４】支持ばねの断面図およびダンピングボックス部
分の断面図である。

【図５】本発明の対物レンズアクチュエータのダンピン
グの改善によってゲインピークが低減した図をボーデ線
図で示す。

【図６】従来のアクチュエータの構成を示す図である。

【符号の説明】

１１，５２対物レンズホルダ１２，５３フォーカスコイル１３，５４トラッキングコイル１４スリット部分１５，５６アクチュエータベース１７ａ，１７ｂプリント基板１８ダンピングボックス１９ハロゲンランプ２１穴２２支持ばね２５ａ，２５ｂクリームはんだ２６，２７板金３１固定端をもつワイヤ３２固定端をもたないワイヤ３３ゴム材３４シリコーン系ゲル材５１対物レンズ５５ホルダ支持ワイヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 7/09 - 7/095 G11B 7/22

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】光ディスク装置における対物レンズをフォ
ーカスおよびトラッキング方向に制御信号に基づいて可
動させる４ワイヤ式対物レンズアクチュエータにおい
て、可動部分である対物レンズを保持するレンズホルダと、固定部分であるアクチュエータベースと、前記レンズホルダと前記アクチュエータベースとを中継
する、間隙がダンピング材で充填された複数本のワイヤ
よりそれぞれなる４本の支持ばねと、前記アクチュエータベースに取り付けられた部材であっ
て、前記支持ばねが通る穴部を有し、前記ダンピング材
と前記穴部の内壁との間隙がゲル材で封入されている部
材と、を備え、前記各支持ばねを構成する複数本のワイヤのうちの１本
の第１のワイヤは、前記レンズホルダと前記アクチュエ
ータベースとを直接に連結し、残りの第２のワイヤは前
記第１のワイヤに沿って、間隙を前記ダンピング材によ
り充填されて設けられていることを特徴とする対物レン
ズアクチュエータ。
【請求項２】前記第１のワイヤの両端は、前記レンズホ
ルダに取り付けられた第１のプリント基板と、前記アク
チュエータベースに取り付けられた第２のプリント基板
とに、それぞれはんだ付けされていることを特徴とする
請求項１記載の対物レンズアクチュエータ。
【請求項３】請求項２記載の対物レンズアクチュエータ
を製造するに際し、前記第１のプリント基板と前記第２
のプリント基板にそれぞれクリームはんだを塗布し、前
記クリームはんだを塗布した部分に、前記第１のワイヤ
の両端部分を、機械的ストレスを与えない状態で保持
し、前記クリームはんだを非接触加熱して、前記第１の
ワイヤの両端を、前記第１および第２のプリント基板に
それぞれはんだづけする、ことを特徴とする対物レンズ
アクチュエータの製造方法。
【請求項４】前記クリームはんだの加熱は、光照射で行
うことを特徴とする請求項３記載の対物レンズアクチュ
エータの製造方法。