(57)【要約】【課題】スピンドルモータの回転力を利用して回転するファンを備えた冷却システムを提供する。【解決手段】光ディスクを回転させるためのスピンドルモータを備えた光ディスク記録再生ユニット冷却システムにおいて、スピンドルモータのモータ軸を延長して設けられた、軸部材と、この軸部材を取り囲むように形成された円筒部材と、この円筒部材の外周面に固定された羽根部材とを有するファンと、軸部材に円筒部材を回転自在に固定するためのベアリングと、円筒部材の内周面に一端部が固定して設けられ、所定温度以上で円筒部材の径方向内向きに伸展する可伸縮部と、軸部材の外周面に形成され、スピンドルモータの回転時に所定温度以上で伸展した可伸縮部と係合する係合部材と、を備え、所定温度以上では、軸部材の回転によって前記ファンが回転する。【選択図】図２
2008198289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光ディスクを回転させるためのスピンドルモータを含む光ディスク記録再生ユニット冷却システムを備えた光ディスク装置において、
前記光ディスク記録再生ユニット冷却システムは、
前記スピンドルモータから前記光ディスクに向かう方向と反対方向へ、前記スピンドルモータのモータ軸を延長して設けられた、軸部材と、
前記軸部材を取り囲むように形成された円筒部材と、前記円筒部材の外周面に固定された羽根部材とを有するファンと、
前記軸部材に前記円筒部材を回転自在に固定するためのベアリングと、
前記円筒部材の内周面に一端部が固定して設けられ、ＮｉとＴｉとの合金であって、且つ、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態温度が４５〜６０℃である形状記憶合金からなる第１弾性部材と、第２弾性部材とを含み、前記所定温度以上では、前記第１弾性部材の弾性力によって前記円筒部材の径方向内向きに伸展し、前記所定温度より低い温度では、前記第２弾性部材の弾性力によって径方向外向きに収縮する可伸縮部と、
前記軸部材の外周面に形成され、前記スピンドルモータの回転時に、前記所定温度以上で伸展した前記可伸縮部と係合する係合部材と、
を備え、
前記所定温度以上では、前記軸部材の回転によって前記ファンが回転することを特徴とする光ディスク装置。
【請求項２】
光ディスクを回転させるためのスピンドルモータを備えた光ディスク記録再生ユニット冷却システムにおいて、
前記スピンドルモータから前記光ディスクに向かう方向と反対方向へ、前記スピンドルモータのモータ軸を延長して設けられた、軸部材と、
前記軸部材を取り囲むように形成された円筒部材と、前記円筒部材の外周面に固定された羽根部材とを有するファンと、
前記軸部材に前記円筒部材を回転自在に固定するためのベアリングと、
前記円筒部材の内周面に一端部が固定して設けられ、所定温度以上で前記円筒部材の径方向内向きに伸展し、前記所定温度より低い温度で径方向外向きに収縮する可伸縮部と、
前記軸部材の外周面に形成され、前記スピンドルモータの回転時に、前記所定温度以上で伸展した前記可伸縮部と係合する係合部材と、
を備え、
前記所定温度以上では、前記軸部材の回転によって前記ファンが回転することを特徴とする光ディスク記録再生ユニット冷却システム。
【請求項３】
前記可伸縮部は、
形状記憶合金からなる第１弾性部材と、
第２弾性部材と、
を含み、
前記所定温度より低い温度では、前記第２弾性部材の弾性力によって収縮していて、
前記所定温度以上では、前記第１弾性部材の弾性力によって伸展して前記係合部材と係合することを特徴とする請求項２に記載の光ディスク記録再生ユニット冷却システム。
【請求項４】
前記円筒部材の径方向における、前記第１弾性部材の弾性係数Ｋ１と前記第２弾性部材の弾性係数Ｋ２は、
前記所定温度より低い温度では、Ｋ１＜Ｋ２であり、
前記所定温度以上の温度では、Ｋ１≧Ｋ２であることを特徴とする請求項３に記載の光ディスク記録再生ユニット冷却システム。
【請求項５】
前記形状記憶合金はＮｉとＴｉとからなる合金であることを特徴とする請求項３または４に記載の光ディスク記録再生ユニット冷却システム。
【請求項６】
前記合金は、マルテンサイト相からオーステナイト相への相変態完了温度が４５〜６０℃であることを特徴とする請求項５に記載の光ディスク記録再生ユニット冷却システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ディスク記録再生ユニット冷却システムおよびこの光ディスク記録再生ユニット冷却システムを備えた光ディスク装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
光ディスク装置には、光ディスクを搭載して出し入れ可能にするディスクトレイと、光ディスクに記憶された情報を読み込んだり、または、光ディスクに情報を書き込んだりするための光ピックアップや、光ディスクを回転させるためのスピンドルモータなどを備えた、光ディスク記録再生ユニットを搭載している。
【０００３】
この光ディスク記録再生ユニットは、光ピックアップに搭載されているレーザダイオードやスピンドルモータなどからの発熱により熱を帯びる。この発熱によって、当該光ディスク記録再生ユニットには、種々の問題が生じる。例えば、熱を帯びたレーザ支持部材が熱膨張を起こし、レーザの照射位置にずれが生じたり、または、内部の樹脂等の比較的融点が低い部材などが溶け出したりするといった問題が生じる。
【０００４】
このような問題を解決するために、従来技術では、光ピックアップの近傍に設置された温度センサの計測結果を元に、光ディスク装置の筐体に配設された冷却ファンを制御して空冷する方法が採られてきた。（例えば、特許文献１参照）
【０００５】
また、スピンドルモータのモータ軸を延長して、その延長部分にファンを取り付けることで、冷却ファン専用の新たなモータを必要としない方法も発明されている。（例えば特許文献２または特許文献３）
【特許文献１】特開２００６−７９７２０号公報
【特許文献２】特開２００６−１１４１２３号公報
【特許文献３】特開２００６−９２６５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、温度センサを必要とする方法では、システムが複雑になり、他のモータを必要とすることによる材料費や重量の増加、このモータ自身による発熱といった様々な問題がある。
【０００７】
また、スピンドルモータのモータ軸を延長し、その延長部分にファンを直接取り付ける方法では、光ディスクを回転させているときは常にファンが回っている状態になり、結果として、スピンドルモータには、常に、光ディスクを回転させるための負荷に加えてファンを回転させるための負荷がかかることになるため、消費電力が高いといった問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、スピンドルモータの回転力を利用し、光ディスク記録再生ユニットの温度変化に応じた光ディスク記録再生ユニット冷却システム、および、この光ディスク記録再生ユニット冷却システムを備えた光ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明による光ディスク装置は、光ディスクを回転させるためのスピンドルモータを含む光ディスク記録再生ユニット冷却システムを備えた光ディスク装置において、光ディスク記録再生ユニット冷却システムは、スピンドルモータから光ディスクに向かう方向と反対方向へ、スピンドルモータのモータ軸を延長して設けられた、軸部材と、この軸部材を取り囲むように形成された円筒部材と、この円筒部材の外周面に固定された羽根部材とを有するファンと、軸部材に円筒部材を回転自在に固定するためのベアリングと、円筒部材の内周面に一端部が固定して設けられ、ＮｉとＴｉとの合金であって、且つ、マルテンサイト相からオーステナイト相への変態温度が４５〜６０度である形状記憶合金からなる第１弾性部材と、第２弾性部材とを含み、所定温度以上では、第１弾性部材の弾性力によって前記円筒部材の径方向内向きに伸展し、所定温度より低い温度では、第２弾性部材の弾性力によって径方向外向きに収縮する可伸縮部と、軸部材の外周面に形成され、スピンドルモータの回転時に、所定温度以上で伸展した可伸縮部と係合する係合部材と、を備え、
所定温度以上では、軸部材の回転によってファンが回転する。
【００１０】
このような構成によると、新たに冷却ファン用のモータを設けることなく、光ディスク記録再生ユニットが所定の温度以上に達した場合に、冷却ファンが回転して、この光ディスク記録再生ユニットを空冷することが可能になる。また、所定温度以上に達した場合にのみ冷却ファンが回転することで、消費電力の削減が可能になる。また、温度センサや新たな制御プログラムを設ける必要がなく、コスト削減が可能になる。
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明による光ディスク記録再生ユニット冷却システムは、光ディスクを回転させるためのスピンドルモータを備えた光ディスク記録再生ユニット冷却システムにおいて、スピンドルモータから光ディスクに向かう方向と反対方向へ、スピンドルモータのモータ軸を延長して設けられた、軸部材と、この軸部材を取り囲むように形成された円筒部材と、この円筒部材の外周面に固定された羽根部材とを有するファンと、軸部材に円筒部材を回転自在に固定するためのベアリングと、円筒部材の内周面に一端部が固定して設けられ、所定温度以上で円筒部材の径方向内向きに伸展し、所定温度より低い温度で径方向外向きに収縮する可伸縮部と、軸部材の外周面に形成され、スピンドルモータの回転時に、所定温度以上で伸展した可伸縮部と係合する係合部材と、を備え、
所定温度以上では、軸部材の回転によって前記ファンが回転する。
【００１２】
またさらに、可伸縮部は、形状記憶合金からなる第１弾性部材と、第２弾性部材と、を含み、所定温度より低い温度では、第２弾性部材の弾性力によって収縮していて、所定温度以上では、第１弾性部材の弾性力によって伸展して係合部材と係合することが望ましい。
【００１３】
またさらに、円筒部材の径方向における、第１弾性部材の弾性係数Ｋ１と第２弾性部材の弾性係数Ｋ２は、所定温度より低い温度では、Ｋ１＜Ｋ２であり、所定温度以上の温度では、Ｋ１≧Ｋ２であることが望ましい。
【００１４】
またさらに、形状記憶合金はＮｉとＴｉとからなる合金であることが望ましく、この合金は、マルテンサイト相からオーステナイト相への相変態完了温度が４５〜６０度であることが望ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の光ディスク記録再生ユニット冷却システムによれば、新たに冷却ファン用のモータを設けることなく、光ディスク記録再生ユニットが所定の温度以上に達した場合に、冷却ファンが回転して、この光ディスク記録再生ユニットを空冷することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳述する。先ず、本発明の第１実施形態である光ディスク記録再生ユニット冷却システムについて説明する。図１は本実施形態の光ディスク記録再生ユニット冷却システムの模式図である。図２は本実施形態における主要部の拡大図である。図３は図２におけるＢ−Ｂ断面図である。図４は本実施形態における可伸縮部の拡大図である。
【００１７】
先ず、図１に示すように本実施形態の光ディスク記録再生ユニット冷却システムは、光ディスク１に書き込まれた情報を読み取ったり、或いは、光ディスク１に情報を欠き込んだりするための光ピックアップ２と、光ディスク１を乗せて回転させるための光ディスク回転台３と、光ディスク回転台３を回転させるためのスピンドルモータ４と、光ディスク記録再生ユニットを空冷するための冷却ファン５とを有する。
【００１８】
光ピックアップ２は、レーザを発光するレーザダイオード（ＬＤ）６と、このレーザダイオード６を非密封に取り囲むレーザフレーム７と、レーザの出力や発光を制御するレーザドライバ用マイコン８とを備える。
【００１９】
レーザダイオード６は、化合物半導体によって形成されたものであり、例えば、ＧａＮａ（ガリウムナイトライド）からなる。半導体は温度の変化によって性能が変化し、本実施形態のようにレーザの場合はそのレーザ出力が変化することになる。したがって、常に一定の温度を保つことが理想とされる。
【００２０】
またさらに、レーザダイオード６からの発熱を吸収し放熱するために、このレーザダイオード６は金属板に取り付けられているが、この金属板の熱膨張によってレーザ光の照射位置がずれてしまうことなども問題となっている。
【００２１】
レーザフレーム７は、レーザダイオード６を保護するためにレーザダイオード６の周りを非密封に取り囲むように形成され、さらに、レーザの発光方向に開口部が設けられている。このレーザフレーム７は、温度変化による形状及び大きさに変化が生じないように樹脂によって形成されている。しかしながら、このようなレーザフレーム７として用いられる樹脂の温度耐性は高々９０度程度であり、これ以上の温度では変形したり溶け出したりする恐れがある。また、レーザフレーム７やレーザダイオード６の周りには接着剤が使用されていることも多く、この接着剤も同様に熱に弱い。
【００２２】
レーザドライバ用マイコン８は、レーザダイオード６から発光されるレーザの発光強度や出力を制御するためのマイコンであり、光ディスク装置全体の制御を司るメインマイコンと比較して高い出力を必要とする。したがって、このレーザドライバ用マイコン８からの発熱は比較的多い。また、当然に、このレーザドライバ用マイコン８内には多数の半導体が埋め込まれているため、上述のレーザダイオード６と同様に温度変化、特に温度上昇には弱い。
【００２３】
このように、光ピックアップ２には、発熱するもの及び発熱によって不具合を生じるものが多く、これらを可能な限り一定の温度に保つことが必要となる。
【００２４】
光ディスク回転台３は、光ディスク１が光ディスクトレイ（図示しない）に搭載されて装置内部に搬入された後、光ディスク１の中央に設けられた円形の孔に、突起部９が挿入され、円盤型の台座部分１０に光ディスク１が当接し、光ディスクトレイから数ミリ程度上方に浮かせた状態で保持する。
【００２５】
また、光ディスク回転台３は、後述するスピンドルモータ４のモータ軸１１の上部に一体的に取り付けられていて、モータ軸１１の回転と同じ回転数で回転する。この回転数は、本実施形態の光ディスク記録再生ユニットでは、光ディスク１の最内周を再生時または記録時では２７００回転毎分、最外周を再生時または記録時では１４００回転毎分である。
【００２６】
また、光ディスク１と光ディスク回転台３とモータ軸１１の回転中心は同心である。
【００２７】
スピンドルモータ４は、回転力発生部分１２とモータ軸１１とからなり、マイコンによって回転数は制御され、回転力発生部分１２は回転時に発熱する。回転力発生部分１２の回転中心に設けられたモータ軸１１は、下方、すなわち、光ディスク回転台３が取り付けられている方向とは反対の方向にも延長して設けられている。
【００２８】
図２に示すように、モータ軸１１の下方の延長部分１３の回転力発生部分１２よりには、この延長部分１３と一体に形成された係合部１４が、モータ軸１１の径方向外向きに形成されている。この係合部は、本実施形態では、モータ軸１１の外周面に等間隔で４つ設けられている。図３には、Ａ−Ａ断面を下方から観察した平面図である。なお、図３では簡単のため回転力発生部分１２は図示していない。
【００２９】
また、図３に示すように、モータ軸１１の回転方向は、下方から観察した場合の反時計回り方向である。係合部１４は、径方向と平行な係合面１４ａを有し、モータ軸１１（延長部分１３）の回転によっても常に径方向と平行である。また、この係合面１４ａの先端部分から延長部分１３の外周面１３ａを結ぶ傾斜面１４ｂを有している。このように形成された係合部１４は、モータ軸１１の回転方向において、後述する被係合部である形状記憶合金板１５と係合する。
【００３０】
またさらに、モータ軸１１の延長部分１３の下端よりには、ベアリング１６が取り付けられている。このベアリング１６は環状のベアリング１６であり、外周部１６ａと内周部１６ｂとは剛体球１６ｃを挟んで互いに回転自在の関係にある。このベアリング１６の内周部１６ｂの内周面が、延長部分１３の外周面に当接して固定されている。したがって、ベアリング１６の回転中心はモータ軸１１の回転中心と同じである。
【００３１】
ベアリング１６の外周部１６ａの外周面には冷却ファン５の羽根部１７を固定するための円筒部材１８の内周面１８ａが当接している。冷却ファンの円筒部材１８はベアリング１６の外周部１６ａに固定されていて、例えば、螺子（図示しない）によって固定されている。冷却ファン５を支持する部分は、ベアリング１６の外周部１６ａのみであるため、この状態では冷却ファン５はモータ軸１１に対して回転自在に取り付けられた状態となる。
【００３２】
円筒部材１８は、外周面１８ｂに羽根部１７を複数備えている。この羽根部１７の数に特に限定はないが、例えば８枚の羽根部１７を等間隔に配置してもよい。ただし、図２などでは、簡略化のために２枚のみ示してある。この羽根部１７は図３に示す回転方向に回転すると、羽根部１７から光ディスク１への方向に風が発生するような傾きが設けられている。
【００３３】
また、円筒部材１８の係合部１４に相当する高さには、温度によって伸縮する可伸縮部１９が設けられている。可伸縮部１９は、図３に示すように、板状の形状記憶号金からなる形状記憶合金板１５とステンレスからなるバネ２０とからなる。形状記憶合金板１５は、一端部１５ａが円筒部材１８の内周面１８ａに固定されていて、他の端部１５ｂはバネ２０の一端部２０ｂに固定されている。また、バネ２０の他の端部２０ａは、円筒部材１８の内周面１８ａに固定されている。
【００３４】
本実施形態における形状記憶合金板１５は、ＮｉとＴｉの合金からなり、組成比はＮｉ：Ｔｉ＝５６：４４程度が好ましい。これは、形状記憶合金は組成比によって相変態を起こす温度が変化しく組成比の決定は、上述した光ピックアップ２に含まれる部材の温度耐性によって決定されることが望ましいからである。また、形状記憶合金板１５と回転力発生部分１２、または、形状記憶合金板１５と光ピックアップ２との距離を考慮することも望ましい。これらの条件を考慮し、例えば本実施形態では、マルテンサイト相（低温相）からオーステナイト相への相変態温度が４５度付近の形状記憶合金板１５を用いた。
【００３５】
バネ２０は、ステンレスからなり、本実施形態の光ディスク記録再生ユニットの稼動温度範囲においては相変態を起こすことはなく、その温度範囲ではバネ定数は一定である。また、バネ２０は上記温度範囲において、常に、形状記憶合金板１５の端部１５ｂをバネの端部２０ａ方向に引っ張った状態で固定している。またさらに、所定温度（本実施形態では４５度）より低い温度では、形状記憶合金板１５が伸展する方向２１の力（これをＦ１とする）よりバネ２０の弾性方向の力（これをＦ２とする）の方が高くなっている。つまり、所定温度（本実施形態においては４５度）より低い温度では図４（ａ）に示すように、形状記憶合金板１５が湾曲した状態になっている。
【００３６】
そして、形状記憶号金板１５が所定温度以上の温度になった場合（本実施形態においては４５度以上になった場合）は、この形状記憶合金板１５の伸展方向２１の弾性定数が、マルテンサイト相からオーステナイト相への相変態によって変化し、上述のバネ定数より高くなり、結果として、伸展方向２１への力（Ｆ３）がＦ２より十分に大きくなる。したがって、図４（ｂ）に示すように、形状記憶合金板１５が伸展した状態になる。
【００３７】
このように伸展した状態の形状記憶合金板１５は、上述のモータ軸１１の延長部分１３に設けられた係合部１４の回転半径内に係ることになる。したがって、この状態ではモータ軸１１の回転力が冷却ファン５に伝わり、モータ軸１１の回転数と同じ回転数で冷却ファン５が回転する。
【００３８】
このような構成による本実施形態は以下のように稼動する。まず、光ディスク１が挿入されて、再生や記録などの処理を行うためにスピンドルモータ４の回転や光ピックアップ２が稼動する。これにより各部材で熱が発生し、同時に周囲の温度も上昇する。そして、形状記憶合金板１５の温度が上昇し、所定温度以上になると伸展し、スピンドルモータ４の回転力が伝わる。冷却ファン５が回転し、当該光ディスク記録再生ユニットを空冷する。この空冷によって各発熱部材が冷やされ、周囲の温度が低下し、形状記憶合金板１５の温度も低下して湾曲し、係合部１４と形状記憶合金板１５とは係合しなくなり、冷却ファン５は自然停止する。
【００３９】
次に、本発明の第２実施形態について、図５および図６を参照しながら説明する。図５は本実施形態における可伸縮部１９や係合部１４を含む領域の断面拡大図である。図６は本実施形態における可伸縮部１９の拡大図である。本第２実施形態の特徴は、第１実施形態における可伸縮部１９の構造を変更した点にある。以下には、その変更点である可伸縮部１９についてのみ述べる。
【００４０】
本第２実施形態における可伸縮部１９は、図５および図６に示すように、形状記憶合金からなる第１バネ２２と、ステンレスからなる第２バネ２３と、第１バネ２２と第２バネ２３との間に挟まれた板部材２４と、板部材２４から垂直に形成された棒部材２５と、第１バネ２２の径方向内側の端部２２ａを固定する固定部材２６とからなる。
【００４１】
第１バネ２２と第２バネ２３とは径方向に平行に配置され、板部材２４は第１バネ２２および第２バネ２３の伸縮方向に対し垂直に板面が設けられるように配置されている。また、棒部材２５は第１バネ２２および第２バネ２３の螺旋中心を通って、固定部材２６を貫通している。したがって、固定部材２６には、棒部材２５が貫通可能な貫通孔が設けられている。また、棒部材２５と板部材２４は一体的に形成されていて、板部材２４が径方向に移動すると、同様に棒部材２５も移動する。さらにこの板部材２４と棒部材２５と固定部材２６との組み合わせによって、第１バネ２２と第２バネ２３の伸縮方向をガイドする役割を担っている。
【００４２】
そして、第１実施形態と同様に、形状記憶合金からなる第１バネ２２は所定温度以上で伸展し、第１バネ２２と第２バネ２３との径方向における力学的平衡位置が径方向内側にずれ、板部材２４が径方向内側に移動することになる。つまり、棒部材も径方向内側に移動し、モータ軸１１の延長部分１３に設けられた係合部１４の回転半径内に係ることとなる。したがって、所定温度以上では、冷却ファン５は、スピンドルモータ４の回転力を利用して回転する。
【００４３】
その他本発明は上記の各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】第１実施形態の光ディスク記録再生ユニット冷却システムの模式図である。
【図２】第１実施形態における主要部の断面拡大図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】第１実施形態における可伸縮部の拡大図である。
【図５】第２実施形態の主要部の断面拡大図である。
【図６】第２実施形態の可伸縮部の拡大図である。
【符号の説明】
【００４５】
１    光ディスク
２    光ピックアップ
４    スピンドルモータ
１１  モータ軸
１４  係合部
１５  形状記憶合金板
１６  ベアリング
１８  円筒部材
１９  可伸縮部
２０  バネ
【図１】
2008198289.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008198289.tif 000005
【図４】
2008198289.tif 000006
【図５】
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【図６】
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