(57)【要約】【課題】  レンズ保持部材の高剛性と高損失の特性を両立させたアクチュエータを用いて、記録及び再生速度の向上を図ることのできる光ディスク装置を提供するものである。【解決手段】  対物レンズを保持するためのレンズ保持部材を有する光ピックアップを備えた光ディスク装置において、前記レンズ保持部材は、カップ積層型カーボンナノチューブを含有する樹脂材料によって構成されている。【選択図】  図１
2007188546.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光を出射する光源と、
前記レーザ光を光ディスクに集光するための対物レンズと、
前記対物レンズを保持するためのレンズ保持部材とを有する光ピックアップを備えた光ディスク装置において、
前記レンズ保持部材は、カップ積層型カーボンナノチューブを含有する樹脂材料によって構成されていることを特徴とする光ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光ピックアップを用いてレーザ光を光ディスクの情報信号記録層に集光させることによって、光ディスクに対して情報信号の記録または再生を行う光ディスク装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、光ディスクに対して情報信号の記録や再生を行う光ディスク装置が実用化されている。このような光ディスク装置は、光ディスクの情報信号記録層に対して、レーザ光を照射する光ピックアップを備えている。
【０００３】
図２には、このような光ディスク装置の概略構成を示す。ここで１は光ディスク、２は光ピックアップ、３は光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータ、４はエラー信号生成回路、５は制御回路である。光ピックアップ２はレーザ光源６、コリメータレンズ７、ビームスプリッタ８、集光レンズ９、受光素子１０、対物レンズ２０、および対物レンズ２０をフォーカス制御およびトラッキング制御するアクチュエータ１１より構成される。アクチュエータ１１は、対物レンズ２０とこれを保持するレンズ保持部材２３で構成された可動部を、光ディスク１に対して垂直な方向およびラジアル方向への変位が自在であるように弾性支持部材（図示せず）によって支持した構成である。
【０００４】
光ディスク１は基板１２、基板１２上に形成した可逆的に相状態が変化し得る相変化材料から成る情報信号記録層１３、および透明な樹脂材料から成る厚さ０．１ｍｍ程度のカバー層１４より構成される。情報信号記録層１３には、らせん状または同心円状の記録トラックが形成されている。なお情報信号記録層１３は、光磁気記録材料、またはピット（凹凸）を形成した金属反射膜から成るのであってもよい。また光ピックアップ２は光ディスク１のカバー層１４に対向する側に配置される。
【０００５】
情報信号の記録を行う場合、まずスピンドルモータ３により光ディスク１を回転駆動する。この状態で、レーザ光源６が発生する情報信号によってパルス状に変調されたレーザ光を、コリメータレンズ７によって平行光とする。そして、平行光をビームスプリッタ８に通し、対物レンズ２０によって収束し、光ディスク１のカバー層１４を通して情報信号記録層１３上に微小な光スポットに集光するように照射する。
【０００６】
光ディスク１の情報信号記録層１３は、パルス変調されたレーザ光の照射によって、繰り返し加熱、冷却が行われ、そのプロセスの違いによってアモルファス相、または結晶相に相状態が変化した記録マークが情報信号として形成される。
【０００７】
また情報信号の再生を行う場合にも、同様にスピンドルモータ３により光ディスク１を回転駆動し、この状態でレーザ光源６が発生する一定強度のレーザ光を光ディスク１のカバー層１４を通して情報信号記録層１３上に微小な光スポットに集光するように照射する。この時の情報信号記録層１３からの反射光の強度は、記録マークにより変化するので、これより情報信号を再生する。
【０００８】
このような情報信号の記録および再生動作中は、光ディスク１で反射された光ビームはビームスプリッタ８で反射し、集光レンズ９によって集光され、受光素子１０により検出される。受光素子１０は複数に分割された受光面を備え、各受光面の検出信号から、エラー信号生成回路４によってフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号が生成される。
【０００９】
さらに制御回路５はこのフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づく制御電流をアクチュエータ１１に供給する。アクチュエータ１１はこの制御電流によって、対物レンズ２０を搭載した可動部を光ディスク１に対して垂直方向と記録トラックに直交するラジアル方向とに駆動するのである。
【００１０】
このようにして光スポットは、光ディスク１が面振れにより垂直方向に変位しても、これに追従して記録トラック上に正確に集光するようにフォーカス制御される。また、光スポットは、記録トラックが偏芯によりラジアル方向に変位しても、これに追従しながら走査するようにトラッキング制御される。従来は、アクチュエータ１１によるこのような制御動作の制御帯域の上限は高くても数ｋＨｚ程度までであった。
【００１１】
しかし、近年情報信号の記録および再生速度の向上に対する要求が高まりつつあり、光ディスク１の回転数の増大に対応して制御帯域の上限をさらに高くする必要が生じている。
【００１２】
ここでアクチュエータ１１への入力信号振幅（制御電流）に対する可動部の駆動振幅の周波数特性の一般的な例を図３に示す。
【００１３】
周波数特性には通常、少なくとも２つの周波数における極大、即ち主共振と高次共振とが現れる。主共振の周波数ｆ１は、可動部の質量と弾性支持部材の弾性によって定まる。また高次共振の周波数ｆ２は可動部の構成部材の剛性によって定まり、主共振の周波数ｆ１よりも高く、スロープ領域（周波数増加とともに一定の傾きで駆動振幅が低下する領域）に現れる。
【００１４】
上記の共振のうち主共振の周波数ｆ１は、可動部の質量および弾性支持部材の弾性を設計することにより変えることができる。
【００１５】
これに対して高次共振である周波数ｆ２は制御帯域の上限を高めるために、少なくとも制御帯域よりも高くなるように設計する必要がある。
【００１６】
またこの共振のピークを低く抑える必要もある。それは、共振のピーク値が高い場合には、制御動作中に発振現象を生じやすくなるためである。
【００１７】
従ってピークの高さを十分に抑えるために、高次共振の周波数ｆ２を振幅が低下した領域で発生するようにするのが望ましい。
【００１８】
そのために、特開２００２−２６０２５７号公報で記されているように、可動部を構成するレンズ保持部材２３を構造的に強化する。あるいは、剛性の高い材料で構成するなどして高次共振の周波数ｆ２を高くし、必要とされる制御帯域の上限の向上に対応させる試みがなされてきた。そのため、光ディスク装置においては、上述した事情により、レンズ保持部材には剛性が高く、かつ成形性に優れた樹脂材料が使用されている。
【００１９】
特に剛性を高めるためのフィラーとしてガラスファイバーを含有する液晶ポリマーは一般的に使用されている材料である。またより一層剛性を高める効果があるフィラーとしてカーボンファイバーを含有する液晶ポリマーも使用される。
【００２０】
ここで、図４に一例として、ガラスファイバーを３０重量％含有の液晶ポリマーＡと、カーボンファイバーを３０重量％含有の液晶ポリマーＢによりレンズ保持部材を作成したアクチュエータの周波数特性を示す。
【００２１】
なお、液晶ポリマーＡは、曲げ弾性率１４０００ＭＰａであり、液晶ポリマーＢは、曲げ弾性率３００００ＭＰａである。
【００２２】
また、本明細書における液晶ポリマー自体は同一材料であり、上記液晶ポリマーＡ及びＢとは、この液晶ポリマーに異なるフィラーを含有させたものである。
【００２３】
液晶ポリマーＡにより作成したアクチュエータでは周波数ｆ２ａで高次共振を発生する。また液晶ポリマーＢにより作成したアクチュエータでは、レンズ保持部材がより高剛性化された結果、周波数ｆ２ａよりも高いｆ２ｂで高次共振を発生する。しかし、各々の高次共振のピークの高さを比較すると、ほとんど差はない。これは、液晶ポリマーＢが液晶ポリマーＡよりも高剛性である反面、損失（振動減衰作用）は逆に低いため、共振のピークがより急峻になった結果であると考えられる。
【特許文献１】特開２００２−２６０２５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２４】
このように剛性を上限近くまで高めようとした場合、高剛性と高損失という特性は一般には両立させることが困難である。例えば液晶ポリマーＢのような最も高い曲げ弾性率を有する樹脂材料を使用したとしても、結果的にはアクチュエータの制御帯域を向上させる効果はほとんど得ることができないのである。
【００２５】
そのため、アクチュエータの制御帯域の上限を高め、記録および再生速度を向上させることが困難であった。
【００２６】
そこで、本発明の目的は、レンズ保持部材の高剛性と高損失の特性を両立させたアクチュエータを用いて、記録及び再生速度の向上を図ることのできる光ディスク装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
本発明は、レーザ光を出射する光源と、前記レーザ光を光ディスクに集光するための対物レンズと、前記対物レンズを保持するためのレンズ保持部材とを有する光ピックアップを備えた光ディスク装置において、前記レンズ保持部材は、カップ積層型カーボンナノチューブを含有する樹脂材料によって構成されている光ディスク装置。
【００２８】
このような樹脂材料の持つ、高剛性かつ高損失（振動減衰作用が大きい）によって、アクチュエータの周波数特性における高次共振の周波数を高くし、かつピークを低く抑えることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、レンズ保持部材の高次共振の周波数を高めると共に、共振のピーク値を低減することができる。そのため、アクチュエータによる制御動作の制御帯域が広がり、情報信号の記録または再生速度を向上させることが可能となるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明による光ディスク装置について説明する。光ディスク装置の概略の構成および動作は図２に示した従来の装置と同様であるので詳細な説明は省略する。
【００３１】
光ディスク装置のアクチュエータ１１の詳細について、以下詳細に説明する。図１にアクチュエータ１１の構成を示す。
【００３２】
アクチュエータ１１は、固定部１５と可動部１６から成る。固定部１５は永久磁石１７ａ，１７ｂ、ヨーク１８、および支持基台１９で構成される。可動部１６は対物レンズ２０、フォーカスコイル２１、トラッキングコイル２２、およびこれらを保持するレンズ保持部材２３で構成される。弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは線状で弾性および高導電性を有し、一端は支持基台１９に固定され、他端には可動部１６を光ディスク１に対して垂直な方向およびラジアル方向への変位が自在であるように保持している。また弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄは、レンズ保持部材２３上でフォーカスコイル２１、およびトラッキングコイル２２に電気的に接続されている。
【００３３】
情報信号の記録を行う場合、まずスピンドルモータ３により光ディスク１を回転駆動する。この状態で、レーザ光源６が発生する情報信号によってパルス状に変調されたレーザ光を、コリメータレンズ７によって平行光とする。そして、平行光をビームスプリッタ８に通し、対物レンズ２０によって収束し、光ディスク１のカバー層１４を通して情報信号記録層１３上に微小な光スポットに集光するように照射する。
【００３４】
光ディスク１の情報信号記録層１３は、パルス変調されたレーザ光の照射によって、繰り返し加熱、冷却が行われ、そのプロセスの違いによってアモルファス相、または結晶相に相状態が変化した記録マークが情報信号として形成される。
【００３５】
また情報信号の再生を行う場合にも、同様にスピンドルモータ３により光ディスク１を回転駆動する。この状態でレーザ光源６が発生する一定強度のレーザ光を、光ディスク１のカバー層１４を通して情報信号記録層１３上に微小な光スポットに集光するように照射する。この時の情報信号記録層１３からの反射光の強度は、記録マークにより変化するので、これより情報信号を再生する。
【００３６】
このような情報信号の記録および再生動作中は、光ディスク１で反射された光ビームはビームスプリッタ８で反射し、集光レンズ９によって集光され、受光素子１０により検出される。受光素子１０は複数に分割された受光面を備え、各受光面の検出信号から、エラー信号生成回路４によってフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号が生成される。
【００３７】
さらに制御回路５はこのフォーカスエラー信号とトラッキングエラー信号に基づく制御電流を、弾性支持部材２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを通してフォーカスコイル２１とトラッキングコイル２２に供給する。アクチュエータ１１はこの制御電流と、永久磁石１７ａ，１７ｂが発生する磁束との間で発生する電磁的な力によって、可動部１６を光ディスク１に対して、垂直方向と記録トラックに直交するラジアル方向とに駆動するのである。
【００３８】
このようにして光スポットは、光ディスク１が面振れにより垂直方向に変位しても、これに追従して記録トラック上に正確に集光するようにフォーカス制御される。また、光スポットは、記録トラックが偏芯によりラジアル方向に変位してもこれに追従しながら走査するようにトラッキング制御される。
【００３９】
ここで本発明による光ディスク装置において、アクチュエータ１１を構成するレンズ保持部材２３は、カップ積層型カーボンナノチューブを含有する樹脂材料により構成されている。カップ積層型カーボンナノチューブはカーボンナノチューブの一種であるが、一般的に知られた単純な円筒状ではなく、傾斜面を有するカップ状または傘状のナノグラファイト構造を多数積層した構造のものである。その製造方法については、例えば特開２００４−２７７２４１号公報に開示されており、また株式会社ＧＳＩクレオスからは、カルベールの商品名で製品化されている。このようなカップ積層型カーボンナノチューブは、円筒状カーボンナノチューブとは異なる特徴を有することが確認されている。とりわけカップ積層型カーボンナノチューブを樹脂材料にフィラーとして含有させた場合に、高剛性化のみでなく、損失を大きくするといった振動減衰作用を発揮することが知られている。
【００４０】
そこで一例として、カーボンファイバーを１５重量％とカップ積層型カーボンナノチューブを１５重量％とを混ぜ合わせたフィラーを含有する液晶ポリマーＣを作成した。さらにこの材料を使用してレンズ保持部材２３を作成し、アクチュエータ１１の周波数特性を測定した。その結果を図５に示す。液晶ポリマーＣの使用によって得られた高次共振の周波数はｆ２ｃであり、これは図４に示したカーボンファイバーのみ含有する液晶ポリマーＢの使用によって得られた高次共振の周波数ｆ２ｂとほぼ等しい。しかもピークの高さは約１０ｄＢ低下していることが確認できる。これはカップ積層型カーボンナノチューブによる損失増大の結果であると考えられる。このアクチュエータを使用した場合、制御帯域の上限は少なくとも、従来に比較して１．５倍以上高めることが可能となる。
【００４１】
なお、本実施例では、カーボンファイバーとカップ積層型カーボンナノチューブとをフィラーとして用いたが、これに限られるものではなく、カップ積層型カーボンナノチューブのみをフィラーとして用いても同等の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明による光ディスク装置のアクチュエータの構成を示す図
【図２】光ディスク装置の概略構成を示す図
【図３】アクチュエータの周波数特性を説明する図
【図４】従来の光ディスク装置におけるアクチュエータの周波数特性を示す図
【図５】本発明による光ディスク装置におけるアクチュエータの周波数特性を示す図
【符号の説明】
【００４３】
１  光ディスク
２  光ピックアップ
３  スピンドルモータ
６  レーザ光源
１１  アクチュエータ
１５  固定部
１６  可動部
１７ａ，１７ｂ  永久磁石
１８  ヨーク
２０  対物レンズ
２１  フォーカスコイル
２２  トラッキングコイル
２３  レンズ保持部材
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ  弾性支持部材
【図１】
2007188546.tif 000003
【図２】
2007188546.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007188546.tif 000006
【図５】
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