小型・軽量 USB2.0 バスパワー駆動 3.5 型 MO ドライブの開発
The Development of a Small, Lightweight USB 2.0 BUS Powered 3.5 MO Drive

麻生

浩史＊

Aso, Hiroshi

白石武嗣＊Shiraishi, Takeshi

要旨
モバイル用途に最適なMOドライブを開発した。小型化

川久典＊

Kawashima, Hisanori

２により装置重量を従来の55%の約300［ｇ］に抑え、省電力化によってUSB2.0バスパワー駆動に対応した。

島江

黒孝

一＊

Eguro, Kouichi

技術開発内容小型・軽量のUSB2.0バスパワー駆動ドライブを実現するために、以下のような技術開発を行った。

本稿では小型・軽量化を実現するための技術および、

a） 光学系一体型ピックアップによるドライブ全体のバスパワー駆動のための省電力技術について紹介する。

小型・軽量化

小型・軽量化の技術として、光学系一体型ピックアッb） バイアス磁界発生装置の省電力化

プおよび、薄型アルミ筐体構成について省電力化技術とc） システム LSI、LD 系の回路構成による省電力化

して、高効率バイアス磁界発生装置および、回路系の構d） アルミ筐体によるドライブの薄型化成変更について解説する。

e） 筐体サイズに収まるローディング機構の開発
本稿では、上記の技術開発のａ）〜ｄ）について説明

Abstractする。

An MO drive for mobile applications has been developed that is compact and light - at just 305 grams, virtually
half the weight of a conventional MO drive. This MO driveis small and lightweight because it utilizes a single-unit
pickup mounted with a full optical system, all housed in a

3

光学系一体型ピックアップ

３．１

光学系一体型ピックアップによる小型化

Fig.１に光学系の配置の従来機との比較を示す。

thin aluminum case. Further, this MO drive's high efficiency
bias magnet lowers power consumption so much that theMO drive is powered through a USB 2.0 cable. Describedhere are the technologies that have made these features
possible.

１

はじめに

MOドライブはデータの保存性が高く、書き込みに特殊なソフトウェアを必要としないので、信頼性、利便性のあるストレージデバイスとして使用されてきた。 近年、
USBインターフェイスが主流となり、さらに利便性が向上している。また、USBケーブルから電源を供給するバスパワー駆動型のドライブはACアダプタを必要としないので、USBケーブルのみで使用することができ、モバイル用途として使用され始めている。しかしながら、モバイル用途への市場浸透させていくためには大幅な小型化と軽量化が求められるようになる。
このような背景から、モバイル用途に最適な小型・軽量USB2.0インターフェイス対応バスパワー駆動MOドライブの開発をおこなったので技術内容を紹介する。

＊コニカミノルタオプト㈱ オプティカルシステム事業部
SD 事業ユニット 開発グループ

Fig.1 Optical System Unit layout comparison

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従来のMOドライブは可動光学系と固定光学系で構成されにより、128MB〜640MBという異なるトラックピッチれる分離光学系を採用していたが、この構成は固定光学のディスクに対して安定して追従できる。出射効率が低系がディスクカートリッジ外形の外側に配置されるたいとされる３ビーム法であるが、各素子の最適化を行め、ドライブの奥行きサイズが大きくなり小型化の障害い、ディスク回転速度4320［r/min］に対して、十分なパとなっていた。そのため、固定光学系を大幅に小型化ワーマージンを得た。

し、対物レンズ駆動アクチュエータと一体化したピック

３．３

アップ構成で、ほぼカートリッジ外形内に配置できるよアクチュエータ

アクチュエータ構成図をFig.３に示す。

うにし、ドライブの小型化を行った。
３．２

光学系

３．２．１

小型化のための光学配置光学系の構成をFig.２に示す。

Fig.3 Construction of actuator

対物レンズ駆動アクチュエータはピックアップの小型

Fig.2 Optical system

化・薄型化のため駆動コイルをレンズの片側のみに配置
光学系は、軽量化・小型化のためにすべての素子を新規に開発した。主要な素子について以下に述べる。

する構成をとり、支持部材として生産性のよいワイヤーを使用した。トラッキングによるレンズシフトにともａ）偏光ビームスプリッタを発散光路中に配置した。

なって、チルトが発生するとディスク上のスポット結像

このため、従来機と比較するとビームスプリッタ自性能が悪化するので、動作時のレンズの傾きを2.9［mrad］

身のサイズは体積比で 32%、光学系全体のサイズは以下になるように、駆動コイル、支持部材の配置を最適17% に小型化できた。

化した。

ｂ) ａ）に関連し、このビームスプリッタの配置によデータの記録/消去にバイアス磁界を必要とするMOでり、従来機では、OEIC へ集光するために使用していはアクチュエータの漏洩磁界が大きいと、それを打ち消る集光レンズとシリンドリカルレンズを、一体化しす磁界をバイアス磁界発生装置で発生させなければならたレンズに変更し、小型化を行った。

ず省電力の妨げになるため、ディスク記録面で漏洩磁界ｃ）コリメートレンズは、従来機の金属鏡枠つきのガラス製から鏡枠一体のプラスチック製へと変更した。

が2400［A/m］以下になるよう閉磁気回路を構成した。
アクチュエータの仕様をTable １に示す。

これにより従来機と、重量比で４ %（1/25）、体積比で３ %（約 1/33）となった。

Table 1 Specifications of actuatorｄ）レーザダイオードは、USB バスパワー駆動のために低消費電力タイプを採用した。
この結果、ディスクの信号を読みとり時のリードパワー駆動電流値を従来比 64%（typical）に低減した。
フォーカシングサーボ方式は非点収差法を用い、トラッキングサーボ方式には３ビーム法を用いている。こ92

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本開発では、ピックアップ 部機構設計に３DCADを全面的に使用し、設計期間の短縮を行った。

回路周辺で使用していたメモリ等を削減した。
ｂ）従来の Read − Channel の機能を持ち、かつ内部にレーザダイオードドライバコントロール機能を搭載

４

バイアス磁界発生装置の省電力化した省電力型のRead−Channel−ICを採用した。これに伴いドライバを記録型CD/DVDにて採用されていデータを記録/消去するときのバイアス磁界を印加するるタイプの IC を用いた構成とし、システム型フィーための機構は、主に電磁石を使用するタイプと永久磁石ドバック方式とした。また、サブ基板を廃止しピックを使用するタイプに分けられる。近年では、コスト、静アップ上に FPC 基板を設け、ドライバのみを実装し粛性などの理由から電磁石タイプが多く用いられてきた。

た。電磁石は電流を流して磁界を発生しているため、少ない電流で必要磁界を発生させることがポイントになｃ）２ch Hブリッジドライバを搭載した小型のスピンドルモータドライバ IC を採用した。
これらの結果、効率的な構成が実現でき、メイン基板る。
従来、バイアス磁界発生装置の駆動は駆動電源をON/サイズを従来の100×135［mm］から100×110［mm］へOFFするのみであったため、設計の自由度が低く、電力小型化した。 従来品との実基板比較をFig.４に、また新を抑えるために効率のよいポイントを使うことができな構成のブロック図をFig.５示す。

かった。本開発では駆動電源にPWM制御を用いることで発生磁界を維持したまま効率のよい条件で使うことができるようになり、USB電源から使用する電流を従来の約31%に減少することができ、USBバスパワー駆動の実現に貢献した。従来の設計との比較をTable ２に示す。
Table 2 Comparison of bias coil specifications

５電子回路系再構築

USBバスパワー駆動を行うためには、ドライブ全体のFig.4 Electric circuit boards

消費電流を500［mA］以下に抑える必要がある。しかしながら、従来機では、データ読み出し時でさえも1.2［Arms］（4000r/min時）であった。特にインターフェイスがSCSIのシステムLSIをUSBに接続するためにSCSI/ATAPI変換ICおよび、ATAPI/USB変換ICを使用していたこと、 レーザダイオードドライバとして高速フィードバック制御を行うICセットをサブ基板上で使用していたこと、主要LSIの電源は主に５［V］を利用していたことなどが省電力化の課題であった。
５．１

集積化

本開発において、回路構成全体にわたり構成の変更と集積化を図り、省スペース化・省電力化を実現した。
ａ）システム L S I 内部の S C S I ブロックを廃止し、USB2.0コントローラを組込んだものを新規に開発した。さらにその電源構成を 3.3［V］および 1.8［V］とし、周辺回路も 3.3［V］系に変更した。これにより主電源５［V］系消費電流を低減した。さらに、変換Fig.5 Diagram of new configuration

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93５．２

省電力

絞り加工を行い、加工断面が露出しないようにしてドラ

Fig.６に従来機との電流比較を示す。

イブ全体の強度と外観品位を確保した。また、メイン電源構成の変更を含む省電力構成を実現したことによ

ケースと上、下ケースの固定にはネジを使用しないツメり、データ読み出し時 390［mA rms］を実現した。消費はめ込み方式を採用し、組立作業性の改善を図った。

電流は従来機の約1/3となった。

また、設計に3DCADを使用し、設計期間の短縮をはかるとともに、量産金型の出図を3DCADデータおよび重要寸法のみを記載した簡易図面で行い、金型製作期間を従来の約60%に短縮した。

７

まとめ

上記の技術を適用することによって、従来機体積比57％、重量比55%の世界最小・最軽量USB2.0対応バスパワー駆動ドライブを開発することができた。
外観写真をFig.８に、従来機との仕様比較をTable ３に示す。

Fig.6 Comparison of current during data read６

アルミ筐体による薄型化

外装の構成図をFig.７に示す。

Fig.8 Appearance of developed MO drive

Table 3 Size of new and conventional system

Fig.7 Construction of outer unit

外装は、樹脂製のメインケースをアルミ製の上、下ケースで挟む構成を採用した。強度の強いアルミ材を使

８謝辞

本機の開発・生産立ち上げに際し、御助言、御協力いただきました関係者の皆様に深く感謝いたします。

うことで樹脂に比べて薄肉化が可能となり、ドライブの厚さを従来比約15％薄くすることができた。さらに、アルミ材の使用により放熱性の向上、質感の良さなどが得られた。実現にあたっては、アルミケース外形の全周に94

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