JP5314733B2 - 光ピックアップおよびそれを用いたディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は、ディスク状の情報記録媒体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ピックアップおよびそれを用いたディスク装置に関する。

光ピックアップは、半導体レーザから照射した出射光をディスクの記録面に対物レンズで集光させたスポットを用いて情報の記録再生を行う装置である。

一般的な光ピックアップは、主に光学系と対物レンズ駆動装置と回路基板の３つの要素で構成される。光学系は、半導体レーザから照射した出射光を絞込み、ディスクの情報をその反射光を利用して再生を行うか、若しくはディスクの記録層に情報の記録を行うようになっている。対物レンズ駆動装置は、対物レンズをフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動して対物レンズの焦点をディスクのトラック上に合わせるようになっている。回路基板は、対物レンズ駆動装置や光学系を外部のコントローラと電気的に接続する。これらの部品は筐体に固定される。

筐体の材料は、複雑な形状に対応した成形加工性を有し、金属よりも低コストで大量生産が可能な樹脂材料が主流である。筐体が樹脂材料からなる光ピックアップでは、筐体自身の熱伝導率が低いため、筐体の天面側または底面側に熱伝導率が高い金属板を配置し、その金属板と半導体レーザを熱的に接続することで、半導体レーザの冷却性能を確保している。

このように樹脂材料からなる筐体に、金属板を固定した光ピックアップにおいては、環境温度が変化したときに、部品間の伸縮量の違いに起因する熱応力によって筐体が反る可能性がある。筐体が反ると、筐体に取り付けた光学部品が筐体の反りに倣って傾いてしまう。この光学部品の傾きは、焦点距離や焦点位置を変化させ、安定した記録・再生動作を阻害する要因となるため、筐体の反りを抑える必要がある。

この環境温度の変化に伴う筐体の反りの問題に対して、金属板を筐体が有する２つの軸受の一方の近傍で筐体にねじ止めし、他方の近傍で筐体の係合爪部の間に填り込ませて係止した光ピックアップが知られている（下記特許文献１に示す例）。

これによると、金属板は、ねじを中心として筐体に対して相対的に多少の揺動と、軸受間方向への変位が可能となり、温度変化に伴う筐体の反りを抑制できる。その結果、筐体に搭載されている光学部品の姿勢が一定に保たれて、安定した記録・再生動作を行うことができるとされている。

特開２００８−７７６９９号公報（請求項１、第５図）

一般的な光ピックアップの筐体は、長手方向の両端に、案内軸を通して光ピックアップをディスクの半径方向に移動させるための２つの軸受を有し、天面側または底面側に、光学部品を取り付けるための開放部を有する箱状であることが多い。

このような筐体の軸受にフォーカシング方向の衝撃荷重が作用すると、筐体は長手方向である軸受間方向に反って開放部が広がったり狭まったりする変形となる。このような変形に対して、上記従来技術のように金属板をその長手方向の一端部近傍で筐体にねじ止めし、他端部近傍で筐体の係合爪部の間に填り込ませて係止した筐体と金属板の固定方法では、金属板は筐体に対して長手方向の力を加えられないので、金属板は筐体が反って開放部が広がったり狭まったりする変形を抑制する補強材とはならない。ゆえに、上記従来技術では、弾性率の小さな樹脂材料からなる筐体を用いた光ピックアップにおいては、十分な剛性を確保できず、衝撃荷重によって筐体が変形し、筐体に固定している部品が脱落したり、筐体が破損したりしてしまう可能性があった。

本発明の目的は、電子部品の冷却性能を確保し、環境温度の変化に伴う筐体の反りを抑制しつつ、衝撃荷重に対する筐体の変形を抑えて部品の脱落や筐体の破損を防止できる光ピックアップを提供することにある。

上記目的は、半導体レーザから照射されたレーザ光をディスクの所定位置に導くための光学系と、前記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、この光検出器と前記光学系を搭載する搭載する筐体と、前記光学系を取り付けるために前記筐体に設けられた開放部と、前記開放部を閉塞するように設けられた金属板とを備えた光ピックアップにおいて、前記筐体を樹脂材料で形成し、前記金属板は前記筐体の軸受間方向の線膨張係数の範囲内である材料で形成されてなり、前記金属板は前記軸受間方向の両端に前記筐体側へ折曲げた２つの立上げ部を有し、前記筐体の開放部の外郭のうち前記軸受間方向の両端の２つの壁と前記金属板の２つの立上げ部を互い違いに対向させるとともに、対向する前記筐体の壁と前記金属板の立上げ部をそれぞれ接着剤で固定したことにより達成される。

また上記目的は、前記筐体はポリフェニレンサルファイドを母材としてガラス繊維や無機質フィラーなどで強化された樹脂材料とすることが好ましい。

また上記目的は、前記金属板は線膨張係数が前記筐体の繊維配向が軸受間方向に倣うかランダムな場合での前記筐体の軸受間方向の線膨張係数の範囲内である材料とすることが好ましい。

また上記目的は、前記２つの立上げ部のうち、法線ベクトルが前記光ピックアップの内側へ向かう面で前記筐体の壁と接着剤により固定する側の立上げ部の根元に開口部を有することが好ましい。

また上記目的は、前記接着剤が塗布された位置と対向する前記金属板の面に開口部を設けることが好ましい。

本発明によれば、電子部品の冷却性能を確保し、環境温度の変化に伴う筐体の反りを抑制しつつ、衝撃荷重に対する筐体の変形を抑えて部品の脱落や筐体の破損を防止できる光ピックアップを提供できる。

一般的な光ピックアップの分解斜視図である。 一般的な光ピックアップの部分断面図である。 本発明の一実施例に係る光ピックアップの分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る光ピックアップの部分断面図である。 本発明の一実施例に係る筐体と金属板の取り付け位置を示す分解断面図である。 本発明の一実施例に係る筐体と金属板と接着剤の変形の様相を示す断面図である。 本発明の一実施例に係るフォーカシング方向の衝撃加速度を軸受に印加したときの筐体と金属板と接着剤の変形の様相を示す断面図である。 本発明の一実施例に係る光ピックアップの分解斜視図である。 本発明の一実施例に係る光ピックアップを搭載したディスク装置の分解上方斜視図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。

さて、本発明の実施例を説明する前に一般的な光ピックアップの構造を説明する。

図１は一般的な光ピックアップの分解斜視図である。
図２は一般的な光ピックアップの筐体と金属板の位置関係を示す断面図である。

図１において、光ピックアップ７は、ディスク上に情報を記録または再生する装置で、主に対物レンズ駆動装置７３と光学系と回路基板（図示せず）の３つの要素から構成される。光学系は、光源となる半導体レーザと、この半導体レーザからの出射光をディスクの記録面上に絞り込んだり制御用の誤差信号を生成・検出したりするための光学部品と、ディスクからの反射光の変化を電気信号に変換する光検出器などから構成される。対物レンズ駆動装置７３は、対物レンズをフォーカシング方向とトラッキング方向に駆動して対物レンズの焦点をディスクのトラック上に合わせる。回路基板は、対物レンズ駆動装置７３や光学系を外部のコントローラと電気的に接続する。これらの部品は光ピックアップ７の外郭を構成する筐体７０に取り付けられる。

この筐体７０は箱型形状となっており、内部に光学系を取り付けるための開放部７０ｏを有している。筐体７０の長手方向の両端には案内軸を通して光ピックアップ７をディスクの半径方向に移動させるための２つの軸受７１、７２が設けられている。

筐体７０の材料としては、複雑な形状に対応した成形加工性を有し、金属よりも低コストで大量生産が可能であることから、ポリフェニレンサルファイドを母材としてガラス繊維や無機質フィラーなどで強化された樹脂材料が主に用いられる。

このように筐体７０が樹脂材料からなる光ピックアップ７では、筐体７０自身の熱伝導率が低いため、筐体７０の開放部７０ｏに向かい合わせに熱伝導率が高い金属板７４が配置されている。

図２において、金属板７４は筐体７０の開放部７０ｏの外郭のうち両側の軸受７１，７２方向の壁７０ｐ、７０ｑの先端面に接着剤を介在させて接着されている。つまり、金属板７４の平面と壁７０ｐ、７０ｑの先端面との固定となっている。

この構造により、熱伝導率の小さな樹脂材料からなる筐体を用いた光ピックアップであっても、電子部品からの熱は金属板７４に伝熱され、高い冷却性能を確保できる。

ところが、このような構造の光ピックアップであっても上述したような以下の問題点を有している。

つまり、筐体７０の軸受にフォーカシング方向の衝撃荷重が作用すると、筐体７０は長手方向である軸受７１，７２間方向に反って開放部７０ｏが広がったり狭まったりする変形を生じる。このような変形に対して、上記のような一般的な構造の金属板の固定構造であると、金属板７４は曲げ剛性は小さいため、筐体７０に対して長手方向の力を加えられない。したがって、金属板７４は筐体７０が反って開放部が広がったり狭まったりする変形を抑制することに対する補強材とはならない。

そのため、上記一般的構造では、弾性率の小さな樹脂材料からなる筐体７０を用いた光ピックアップ７においては、十分な剛性を確保できず、衝撃荷重によって筐体７０が変形し、筐体７０に固定している部品が脱落したり、筐体７０が破損したりしてしまう可能性があった。

そこで本発明の発明者らは筐体の熱による変形を吸収できる金属板を種々検討した結果、以下のごとき実施例を得た。

以下、本発明の一実施例を図にしたがって説明する。
図３は本発明の一実施例を示す光ピックアップ７の分解斜視図である。
図４は本発明の一実施例を示す光ピックアップ７の部分断面図である。
なお、図３、図４で説明する金属板７４以外は図１、図２で説明した構成部材と同じであるため、その詳細な説明は省略する。

図３、図４において、図１、図２で説明したように筐体７０が樹脂材料からなる光ピックアップ７では、筐体７０自身の熱伝導率が低いため、筐体７０の開放部７０ｏに向かい合わせに熱伝導率が高い金属板７４を配置している。この金属板７４と半導体レーザを熱的に接続することで、半導体レーザの冷却性能が確保される。また、筐体７０が樹脂材料からなる光ピックアップ７では、筐体７０の材料特性は繊維配向と高い相関をもつ。

そのため、筐体７０の繊維配向を、光ピックアップ７の剛性が最も弱い軸受間方向に倣わせるか、またはランダムにして、筐体７０の軸受間方向の弾性率および強度を向上させている。

ここで、筐体７０の繊維配向が軸受間方向に倣った場合の筐体７０の軸受間方向の線膨張係数は、オーステナイト系ステンレス鋼や銅合金などとほぼ同じ１５〜１９ｐｐｍ／Ｋ程度となる。筐体７０の繊維配向がランダムな場合の筐体７０の軸受間方向の線膨張係数は、アルミニウム合金とほぼ同じ２０〜２４ｐｐｍ／Ｋ程度となる。

本実施例の特徴を図５を使って説明する。
図５において、本実施例の第１の特徴は、金属板７４は線膨張係数が筐体７０の繊維配向が軸受間方向に倣うかランダムな場合での筐体７０の軸受間方向の線膨張係数の範囲内である。第２の特徴は、筐体７０の開放部７０ｏと向かい合わせに配置した金属板７４の軸受間方向の両端を筐体７０側に折曲げて立上げ部７４ｂ、７４ｄを設け、筐体７０と金属板７４を筐体７０の開放部７０ｏの外郭のうち軸受間方向の両端の壁７０ｐ、７０ｑと金属板７４の立上げ部７４ｂ、７４ｄとを互い違いに対向させたことにある。対向する筐体の壁と金属板の立上げ部の２組７０ｐと７４ｂ、７０ｑと７４ｄをそれぞれ接着剤７５により固定していることである。

第１の特徴の具体的な構成は次の通りである。
筐体７０の軸受間方向の繊維配向が軸受間方向に倣った場合、金属板７４は、その線膨張係数が筐体７０の軸受間方向の線膨張係数と略一致するオーステナイト系ステンレス鋼または銅合金からなることであり、筐体７０の繊維配向がランダムな場合、金属板７４は、アルミニウム合金からなることである。なお、筐体７０の軸受間方向の線膨張係数は、筐体７０単体を拘束せずに環境温度を変化させて自由膨張・収縮させたときの軸受間方向の伸縮量を測定すれば、その値を常温での寸法と温度差で除すことで容易に得られる。

第２の特徴において金属板７４側の固定位置は、立上げ部７４ｄの法線ベクトルが光ピックアップ７の内側へ向かう面Ｂと、立上げ部７４ｂの法線ベクトルが光ピックアップ７の外側へ向かう面Ｄであり、筐体７０側の固定位置は、壁７０ｑの法線ベクトルが光ピックアップ７の外側へ向かう面Ａ’と、壁７０ｐの法線ベクトルが光ピックアップ７の内側へ向かう面Ｃ’である。

まず、本実施例による環境温度の変化に伴う筐体７０の反りの抑制効果について図６を用いて説明する。
図６は高温環境下での筐体７０と金属板７４と接着剤７５の変形の様相を示す断面図である。
図６において、本実施例の第１の特徴により、環境温度が変化したときの筐体７０と金属板７４の伸縮量の差を小さくできる。そして、本実施例の第２の特徴により、環境温度が変化しても筐体７０と金属板７４とは、壁７０ｐと立上げ部７４ｂ、壁７０ｑと立上げ部７４ｄのそれぞれが接着剤７５の伸縮量だけ遠ざかったり近づいたり、相対的に変位するだけなので、筐体７０に発生する熱応力を低減できる。したがって、環境温度が変化しても、筐体７０の反りを抑制できる。

次に、本実施例による衝撃荷重に対する筐体７０の変形抑制効果について図７を用いて述べる。
図７はフォーカシング方向（紙面内の上から下に向かう方向）の衝撃加速度を軸受７１、７２に印加したときの筐体７０と金属板７４と接着剤７５の変形の様相を示す断面図である。

図７において、本実施例の第２の特徴により、衝撃荷重が作用した場合、筐体７０は軸受間方向に反って開放部７０ｏの外郭の壁７０ｐ、７０ｑの間隔が広がろうとする。一方、金属板７４は両端に設けた立上げ部７４ｂ、７４ｄがお互いに近づくように反る。つまり、金属板７４が筐体７０の変形を抑える補強板として作用する。したがって、弾性率の小さな樹脂材料からなる筐体７０を用いた光ピックアップ７の場合においても、十分な剛性が確保でき、部品の脱落や筐体７０の破損を防止できる。

換言すると、落下等により筐体７０一部、特に軸受７１，７２にフォーカシング方向の衝撃が加わると図７に示すように筐体７０の開放部７０ｏは開く方向に変形するが、金属板７４は逆に壁７４ｂ、７４ｄが図７に示すように接近する方向に変形する。このように、お互いの変形を抑制しあうことになるので、筐体７０の破損を防止できるものである。

なお、本実施例では、筐体７０の開放部７０ｏを底面側に設けた場合を示したが、筐体７０の天面側に開放部７０ｏを設けた場合も、金属板７４を筐体７０の開放部７０ｏと向かい合わせて配置することで同様の効果を奏する。また、本実施例では、筐体７０と金属板７４の固定位置について、金属板７４側の固定位置として面Ｂと面Ｄ、筐体７０側の固定位置として面Ａ’と面Ｃ’の組合せの場合を示したが、金属板７４側の固定位置として面Ａと面Ｃ、筐体７０側の固定位置として面Ｂ’と面Ｄ’の組合せとしてもやはり、同様の効果を得ることができる。

図８は、本発明の第２の実施例を示す、光ピックアップの分解斜視図。
図８において、本実施例においては、金属板７４の２つの立上げ部７４ｂ、７４ｄのうち、法線ベクトルが光ピックアップ７の内側へ向かう面Ｂで筐体の壁７０ｑの面Ａ’と接着剤７５により固定する側の立上げ部７４ｄの根元（接着剤が塗布される位置と対向する金属板の面）に開口部７４ｏを設けたものである。

つまり、本実施例は、実施例１で述べた効果に加えて、筐体７０と金属板７４を固定する接着剤７５の塗布作業とＵＶ光照射による硬化作業が開口部７４ｏを通して図中の矢印Ｅの一方向から可能となり、組立時の作業性を向上することになる。

なお、本実施例では、金属板７４の立上げ部７４ｄの根元に、開口部７４ｏを設けた場合を示したが、筐体７０と金属板７４の固定位置が、金属板７４側の固定位置として面Ａと面Ｃ、筐体７０側の固定位置として面Ｂ’と面Ｄ’の組合せの場合には、法線ベクトルが光ピックアップ７の内側へ向かう面Ｃで筐体の壁７０ｐの面Ｃ’と接着剤７５により固定する側の立上げ部７４ｂの根元に開口部７４ｏを設けることで同様の効果を得ることができる。

図９は本発明の光ピックアップ７を適用したディスク装置１の分解斜視図である。
図９において、同図において、ディスク装置１は、主にメカベース２と、図示されないディスクを装置内へ搬入または装置外へ搬出するためのローディング機構と、ディスク装置１に搭載された電子部品の駆動制御や信号処理を行うコントローラ６と、ディスクの情報の記録・再生を行うための記録・再生機構などから構成される。

メカベース２は、その上面および側面をトップカバー１１で、下面をアンダーカバー１２でそれぞれ覆われている。ローディング機構は、ディスクをメカベース２内に搬入またはメカベース２から搬出する際にディスクを載せるためのディスクトレイ１４と、ディスクをメカベース２内へ搬入し、スピンドルモータ５のターンテーブルに搭載するための搬出入機構と、ターンテーブルに搭載されたディスクをクランパ１３で固定するためにユニットメカ３を上下動させるための上下駆動機構とから構成される。

記録・再生機構は、ディスクを回転させるスピンドルモータ５と、ディスクの情報の記録・再生を行うための光ピックアップ７と、光ピックアップ７を案内軸８、９に沿ってディスクの半径方向に移動するためのフィードモータ４やスクリュー軸１０などの送り機構から構成される。

このディスク装置1は、本発明の光ピックアップ７を適用しているので、ディスクへの高速記録と、幅広い環境温度に渡っての安定動作を実現しつつ、さらにディスク装置1を床などに落下させてしまった場合などでも部品の損傷を防止して、信頼性を向上できる。

以上のごとく、本発明によれば、まず、電子部品の冷却性能に関して、筐体の開放部と向かい合わせに熱伝導率が高い金属板を配置し、その金属板と半導体レーザを熱的に接続しているため、熱伝導率の小さな樹脂材料からなる筐体を用いた光ピックアップにおいても、半導体レーザの冷却性能を確保できる。

次に、環境温度の変化に伴う筐体の反りの抑制に関して、本発明の効果は次のとおりである。筐体と金属板を筐体の開放部の外郭のうち軸受間方向の両端の壁と金属板の立上げ部を互い違いに対向させ、接着剤を用いて固定してある。さらに金属板は線膨張係数が筐体の繊維配向が軸受間方向に倣うかランダムな場合での筐体の軸受間方向の線膨張係数の範囲内の材料で作製してある。したがって、環境温度が変化しても、筐体と金属板の伸縮量の差は小さいため、筐体の壁と金属板の立上げ部が接着剤の伸縮量だけ遠ざかったり近づいたり、相対的に変位するだけで、筐体の反りを抑制できる。

そして、衝撃荷重による筐体の反りの抑制に関して、本発明の効果は次のとおりである。筐体の開放部と向かい合わせに弾性率が高い金属板を配置し、その金属板の軸受間方向の両端に立上げ部を設けている。さらに、筐体の剛性が最も弱い軸受間方向において、筐体と金属板を筐体の開放部の外郭のうち軸受間方向の両端の壁と金属板の立上げ部を固定してある。この場合、衝撃荷重によって筐体は軸受間方向に反って開放部が広がったり狭まったりしようとするが、一方で、金属板は両端に設けた立上げ部が筐体の開放部の変形を抑制する方向に反ろうとする。

つまり、筐体の開放部が広がろうとする場合には、金属板は筐体の開放部を縮めようとする向きに反り、筐体の開放部が縮まろうとする場合には、金属板は筐体の開放部を広げようとする向きに反る。このように、金属板が筐体の変形を抑える補強板として作用する。したがって、弾性率の小さな樹脂材料からなる筐体を用いた光ピックアップにおいても、筐体の変形を抑えて部品の脱落や筐体の破損を防止できる。

さらに、金属板の立上げ部の根元に開口部を設けることで、筐体と金属板を固定する接着剤の塗布作業とＵＶ光照射による硬化作業を一方向から行うことが可能となる。したがって、組立時の作業性を向上できる。

したがって、本発明は、電子部品の冷却性能を確保し、環境温度の変化に伴う筐体の反りを抑制しつつ、さらに衝撃荷重に対する筐体の変形を抑えて部品の脱落や筐体の破損を防止できる光ピックアップを提供し、それを用いたディスク装置において、ディスクへの高速記録と安定した記録再生動作を実現し、さらに信頼性を向上する。

１・・・ディスク装置、２・・・メカベース、３・・・ユニットメカ、４・・・フィードモータ、５・・・スピンドルモータ、６・・・コントローラ、７・・・光ピックアップ、８、９・・・案内軸、１０・・・スクリュー軸、１１・・・トップカバー、１２・・・アンダーカバー、１３・・・クランパ、１４・・・ディスクトレイ、７０・・・筐体、７０ｏ・・・筐体の開放部、７０ｐ、７０q・・・筐体の開放部の外郭のうち軸受間方向の両端の壁、７１、７２・・・軸受、７３・・・対物レンズ駆動装置、７４・・・金属板、７４ｏ・・・開口部、７４ｂ、７４ｄ・・・金属板の立上げ部、７５・・・接着剤。

Claims (6)

1. 半導体レーザから照射されたレーザ光をディスクの所定位置に導くための光学系と、前記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、この光検出器と前記光学系を搭載する搭載する筐体と、前記光学系を取り付けるために前記筐体に設けられた開放部と、前記開放部を閉塞するように設けられた金属板とを備えた光ピックアップにおいて、
   前記筐体を樹脂材料で形成し、前記金属板は線膨張係数が前記筐体の軸受間方向の線膨張係数の範囲内である材料で形成されてなり、
   前記金属板は前記軸受間方向の両端に前記筐体側へ折曲げた２つの立上げ部を有し、前記筐体の開放部の外郭のうち前記軸受間方向の両端の２つの壁と前記金属板の２つの立上げ部を互い違いに対向させるとともに、
   対向する前記筐体の壁と前記金属板の立上げ部をそれぞれ接着剤で固定したことを特徴とする光ピックアップ。
2. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記筐体はポリフェニレンサルファイドを母材としてガラス繊維や無機質フィラーなどで強化された樹脂材料からなることを特徴とする光ピックアップ。
3. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記金属板は線膨張係数が前記筐体の繊維配向が軸受間方向に倣うかランダムな場合での前記筐体の軸受間方向の線膨張係数の範囲内である材料からなることを特徴とする光ピックアップ。
4. 請求項１の光ピックアップにおいて、
   前記２つの立上げ部のうち、法線ベクトルが前記光ピックアップの内側へ向かう面で前記筐体の壁と接着剤により固定する側の立上げ部の根元に開口部を有することを特徴とする光ピックアップ。
5. 請求項１記載の光ピックアップにおいて、
   前記接着剤が塗布された位置と対向する前記金属板の面に開口部を設けたことを特徴とする光ピックアップ。
6. 請求項１と請求項２に記載のいずれかの光ピックアップを用いたことを特徴とするディスク装置。

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