JP2003317434A

JP2003317434A - 光ディスク駆動安定化装置および光ディスク装置

Info

Publication number: JP2003317434A
Application number: JP2002125629A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Uchida; 圭亮内田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-04-26
Filing date: 2002-04-26
Publication date: 2003-11-07

Abstract

(57)【要約】【課題】可撓性を有する光ディスクと安定化手段間の
気流によって光ディスク面に加えられる静圧場を考慮
し、ディスク安定化に際して適切な形状をなす安定化手
段の形状にする。【解決手段】突出部材２は、光ディスクシート１の回
転中心Ｏからディスク周方向に対して、ディスク面に対
して平行に延在するように配設される柱状の部材であっ
て、断面形状を、その下面（光ディスクシート１側の
面）を半円状にし、かつ上部を方形にし、さらに断面積
を回転中心Ｏから周方向に向けて一定の比率で増加する
ようにしており、本例における光ディスクシートの場合
（ヤング率：２×１０⁹Ｐａ，ポアソン比０.３５）、突
出部材２の回転中心Ｏ側の幅と、その逆側の端部におけ
る幅の比率を１：１.２にして、光ディスクシート１が
回転中心Ｏ方向から周方向に対して変形（回転中心Ｏ方
向から周方向に対して下がるように変形）する比率と一
致させている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、可撓性を有するシ
ート状の光学的情報記録媒体である光ディスクを回転駆
動させる際に、その回転軸方向の振れを、空気流の圧力
差を生起させることによって安定化させる光ディスク駆
動安定化装置、および、その光ディスク駆動安定化装置
を搭載して光ディスクの記録面に対して光学的に書込お
よび／または読取を行う光ディスク装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、テレビ放送のデジタル化が始まる
など、大容量のデジタルデータを記録することが光ディ
スクに求められている。光ディスクの高密度化に対応す
るための手法のうち、基本的な方法は記録／再生のため
の光スポット径を小さくすることである。このため、記
録／再生のために用いられる光の波長を短く、かつ対物
レンズの開口数ＮＡを大きくすることが有効である。光
の波長についてはＣＤ（compact disk）では近赤外光の
７８０ｎｍ、ＤＶＤ（digital versatile disk）では赤
色光の６５０ｎｍ近傍の波長が用いられている。最近、
青紫光の半導体レーザが開発され、今後は４００ｎｍ近
傍のレーザ光が使用されると予想される。

【０００３】また、対物レンズについては、ＣＤ用はＮ
Ａ０.５未満であったが、ＤＶＤ用はＮＡ０.６程度であ
る。今後、さらに開口数（ＮＡ）を大きくしてＮＡ０.
７以上とすることが求められる。

【０００４】しかし、対物レンズのＮＡを大きくするこ
と、および光の波長を短くすることは、光を絞るときに
収差の影響が大きくなることでもある。したがって、光
ディスクのチルトに対するマージンが減ることになる。
また、ＮＡを大きくすることによって焦点深度が小さく
なるため、フォーカスサーボ精度を上げなくてはならな
い。

【０００５】さらに、高ＮＡの対物レンズを使用するこ
とによって、対物レンズと光ディスクの記録面との距離
が小さくなってしまうため、光ディスクの面ぶれを小さ
くしておかないと、始動時のフォーカスサーボを引き込
む直前、対物レンズと光ディスクとが衝突することがあ
り、ピックアップの故障の原因となる。

【０００６】短波長，高ＮＡの大容量光ディスクとし
て、例えばＯＰＬＵＳＥ（ｖｏｌ．２０Ｎｏ.２）の
１８３ページに示されているように、ＣＤと同程度に厚
く剛性の大きい基板に記録膜を成膜し、記録／再生用の
光を基板を通さずに、薄いカバー層内を通して記録膜に
対して記録／再生する構成のシステムが提案されてい
る。

【０００７】また、例えば特開平７−１０５６５７号公
報,特開平１０−３０８０５９号公報に記載されている
ように、平面をもつ安定化板上で可撓性を有する光ディ
スクを回転させて、ベルヌーイの法則による空気力を利
用して光ディスクにおける面ぶれを安定化させようとす
る方法が知られている。

【０００８】また、本件出願人は、特願２００１−２２
８９４３号などにおいて、可撓性を有するシート状の光
ディスクの回転駆動時、少なくとも光ディスクにおける
書込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の
振れをベルヌーイの法則に基づく空気流の圧力差よって
安定化させる安定化手段を備えることを提案した。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の技術において、光ディスクの基板を剛体で形成する
と、回転する光ディスクにおける面ぶれ,チルトを小さ
くするためには、きわめて正確な成形をし、かつ熱変形
が生じないように低温で記録膜を成膜しなければならな
い。このことは、光ディスク製造に係るタクトタイムを
長くすることになり、コストを上げる原因となる。

【００１０】また、変形する複雑な形状の可撓性を有す
る光ディスクと安定化手段間における空気流の圧力分布
は、単純なベルヌーイの法則の適用では求めることがで
きず、正確な流体計算をして光ディスクを安定化させる
ために適切な安定化手段の形状を求めなければならない
という問題もある。

【００１１】本発明の目的は、従来の課題を解決し、可
撓性を有する光ディスクと安定化手段間における気流に
よって光ディスク面に加えられる静圧場を考慮し、ディ
スク安定化に際して適切な形状を有する安定化手段の形
状を備えた光ディスク駆動安定化装置、および光ディス
ク装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、可撓性を有するシート状
の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光ディスク
の記録面とは反対面側に設置され、少なくとも光ディス
クにおける書込あるいは読取が行われる部位における回
転軸方向の振れを、空気流の圧力差を生起させることに
よって安定化させる安定化手段とを備え、この安定化手
段として光ディスク方向に突出する突出部材を用いた光
ディスク駆動安定化装置であって、前記突出部材の形状
を光ディスクの回転中心から周方向に延在する柱状形状
にし、かつ、この柱状形状の断面面積を一定の比率で前
記回転中心から周方向へ向かって増加させたことを特徴
とし、この構成によって、ディスク安定化に際して適切
な形状を有する安定化手段としての突出部材の形状とな
り、ディスク回転駆動時における面ぶれを効果的に抑制
することができる。

【００１３】請求項２に記載の発明は、請求項１記載の
光ディスク駆動安定化装置において、突出部材を複数個
設置したことを特徴とし、この構成によって、面ぶれの
少ない安定化する領域が複数箇所になるため、安定化が
より向上し、設計の自由度が増加することになる。

【００１４】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２記載の光ディスク駆動安定化装置において、突出部材
と光ディスクの対向面とにおける保持間隙を１０×１０
^-6（ｍ）以下にしたことを特徴とし、この構成によっ
て、前記安定化をより向上させることができる。

【００１５】請求項４に記載の発明は、請求項１〜３い
ずれか１項記載の光ディスク駆動安定化装置において、
突出部材に光ディスクとの接触圧力を検知する検知手段
を設け、予め設定された値以上の接触圧力が検知された
場合に、突出部材を光ディスクから待避させる待避手段
を備えたことを特徴とし、この構成によって、異常振動
などによって光ディスクと安定化部材とが接触して破損
を起こすような問題を回避することができる。

【００１６】請求項５に記載の発明は、可撓性を有する
シート状の光ディスクを回転させる回転駆動手段と、光
ディスクの記録面に対して光学的に書込および／または
読取を行う光ピックアップと、光ディスクの記録面とは
反対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書
込あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振
れを、空気流の圧力差を生起させることによって安定化
させる安定化手段とを備え、この安定化手段として光デ
ィスク方向に突出する突出部材を具備した光ディスク駆
動安定化手段を備えた光ディスク装置であって、前記光
ディスク駆動安定化装置として請求項１〜４いずれか１
項記載の光ディスク駆動安定化装置を搭載したことを特
徴とし、この構成によって、ディスク安定化に際して適
切な形状を有する安定化手段としての突出部材の形状と
なり、ディスク回転駆動時における面ぶれを効果的に抑
制することができるため、光ディスクの記録面に対する
書込および／または読取が安定して行われることにな
る。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施形態に
ついて図面を参照しながら説明する。

【００１８】図１は本発明の実施形態を説明するための
光ディスク駆動安定化装置の基本構成を示す斜視図であ
り、１は可撓性を有する光ディスクシート、２は安定化
手段としての突出部材である。

【００１９】光ディスクシート１の基本構成は、図２に
示す断面図に示すような構成であって、光ディスクシー
ト１における記録層３の反対側となる基板４が、突出部
材２に対向するように、回転駆動手段である図示しない
スピンドルシャフトのチャッキング部にセットされ、回
転駆動される。

【００２０】本実施形態における光ディスクシート１の
具体例を説明する。本例では、基板４において可撓性を
持たせるために０.１ｍｍ程度の薄いシートを用いた。
例えばポリエチレンテレフタレート製の厚さ８０μｍの
シートに熱転写で、スタンパのピッチが０.６μｍ、幅
０.３μｍのグルーブを転写し、その後、スパッタリン
グでシート／Ａｇ反射層を１２０ｎｍ／（ＺｒＯ₂-Ｙ₂
Ｏ₃）-ＳｉＯ₂，７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ，１０
ｎｍ／ＺｎＳ-ＳｉＯ₂，２５ｎｍ／Ｓｉ₃Ｎ₄の順番に成
膜した。このシートにＵＶ樹脂をスピンコートし、紫外
線照射で硬化させて厚さ５μｍの透明保護膜を形成し、
さらに、このディスクを大口径のレーザ光で記録層３を
溶融結晶化することにより、反射率を上げたものを使用
した。

【００２１】突出部材２は、図３に示す斜視図のような
構成であって、図１に示す光ディスクシート１の回転中
心Ｏからディスク周方向に対して、ディスク面に対して
平行に延在するように配設される柱状の部材であって、
断面形状を、その下面（光ディスクシート１側の面）を
半円状にし、かつ上部を方形にし、さらに断面積を回転
中心Ｏから周方向に向けて一定の比率で増加するように
しており、本例の場合、突出部材２の回転中心Ｏ側の幅
２ａと、その逆側の端部における幅２ｂの比率を１：
１.２にしている。この比率は、可撓性を有する光ディ
スクシート（本例では、ヤング率：２×１０⁹Ｐａ，ポ
アソン比０.３５）１が回転中心Ｏ方向から周方向に対
して変形（回転中心Ｏ方向から周方向に対して下がるよ
うに変形）する比率と一致させている。すなわち、でき
るだけこの比率とあわせて突出部材２と光ディスクシー
ト１との距離を一定に保ち、光ディスクシート１と突出
部材２間が全域にわたって定常層流状態になり、安定化
に悪影響を及ぼす乱流が生じないようにしている。

【００２２】図２に示すように、突出部材２を光ディス
クシート１に近接させ、光ディスクシート１を回転駆動
させると、近接領域で正圧と負圧が生じ、光ディスクシ
ート１が歪む。空気の発生する静圧と光ディスクシート
１の変形が戻ろうとする力の釣り合いによって、全体と
して安定化する。

【００２３】図４は前記のような安定化部材２を用い、
２０００ｒｐｍで光ディスクシート１を回転させたと
き、光ディスクシート１が受ける静圧場の解析例を示す
図であり、光ディスクシート１は、実験によって求めら
れた形状で周方向に下側に下がるように変形している。
圧力値（Ｐａ）は図中左のバーによって表される。

【００２４】図４に示すように、安定化部材２の下面で
は光ディスクシートの回転中心Ｏから周方向に対して、
正圧の領域がディスク回転方向に対して上流側に、また
負圧の領域が回転方向に対して下流側に、それぞれ均一
に生じ、非常に安定した圧力場が生じている。この圧力
場によって、光ディスクシート１は突出部材２により吸
引力と反発力を同時に受け、光ディスクシート１の前記
変形に対応して、光ディスクシート１が回転中心Ｏ方向
から周方向に静圧が大きくなるため、光ディスクシート
１は一定の高さで安定することになる。

【００２５】なお、図５に示すように、可撓性を有する
光ディスクシート１に対して、安定化部材たる２つの突
出部材２ａ，２ｂを、図示したように光ディスクシート
１の回転中心Ｏに対して長手方向が互いに直交するよう
に延在させることによって、面ぶれの少ない安定化領域
が、１つの突出部材２ａの下面のみならず、突出部材２
ａ，２ｂの中間点付近にも生じることになり、設計の自
由度が増加する。

【００２６】図６は本実施形態を光ディスクシートの周
方向から見た説明図であり、突出部材２の最下端から光
ディスクシート１の表面までの距離Ｘを１０×１０^-6ｍ
としている。このようにすることによって、回転する光
ディスクの表面に発生する空気境界層内に突出部材の先
端が入り込むことによって、その端部に正圧が発生し、
いわゆるベルヌーイの法則ではなし得ないディスクと突
出部材の反発力を発生させ、安定化をより向上させるこ
とができる。本例の場合、実験によれば、光ディスクシ
ート１上に働く正圧の最大値は、一般的な光ディスク装
置の回転速度である２０００ｒｐｍでは約１５Ｐａとな
り、一般的な可撓性をもつ弾性（本例では、ヤング率：
２×１０⁹Ｐａ，ポアソン比０.３５）の光ディスクシー
トが実質的に変形するしきい値に達する。このため、突
出部材２の設置位置を前記のように１０×１０^-6ｍ以下
にすることが望まれる。

【００２７】また図７に示すように、突出部材２におけ
る最下端に、例えば線状をなす感圧センサ５を設け、こ
の感圧センサ５が振動などの原因により光ディスクシー
ト１に接触した場合に、その最大の圧力データが判定装
置６に送られ、判定装置６によって、その圧力データを
予め設定されたしきい値と比較し、しきい値を超えた場
合に駆動装置７によって突出部材２を光ディスクシート
１より退避させるように移動させる構成にすれば、異常
振動の発生による突出部材２あるいは光ディスクシート
１の破損を防ぐことができる。

【００２８】次に図８〜図１１を参照して、前記構成の
光ディスク駆動安定化装置を搭載した本発明に係る光デ
ィスク装置の実施形態について説明する。

【００２９】図８は光ディスク装置の第１実施形態の要
部の概略構成を示す構成図であり、８は、光ディスクシ
ート１に対して記録／再生を行うためレーザ光源（図示
せず）からレーザ光を出射させ、また反射光を受光して
再生処理を行わせるための光ピックアップ、９は光ピッ
クアップ８をシーク制御するピックアップ駆動部、１０
は光ディスクシート１を回転駆動するスピンドルモータ
（図示せず）のスピンドルシャフトであって、既述した
光ディスク駆動安定化装置における安定化部材である突
出部材２を光ディスクシート１の基板４側に近接させて
いる。

【００３０】光ディスクシート１はスピンドルモータに
よってスピンドルシャフト１０を中心として一定回転数
で回転しており、光ディスクシート１における突出部材
２の設置側とは反対面における面ぶれの少ない安定化領
域において、光ピックアップ８によって情報の記録／再
生を行う。このようにして、安定的に記録／再生を行う
ことができる。

【００３１】図９に示す光ディスク装置の第２実施形態
では、図５にて説明したように、２つの突出部材２ａ，
２ｂをディスク回転方向に対してそれぞれ４５°の角度
をなすように配置している。この配置にすることによ
り、安定的な面ぶれの少ない領域が突出部材２の設置場
所の中間近傍に生じるため、より安定的な情報の記録／
再生を行うことができる。

【００３２】図１０に示す光ディスク装置の第３実施形
態では、図６にて説明したように、光ディスクシート１
と突出部材２との距離（ギャップ長）Ｘが１０×１０^-6
ｍとなるように、突出部材２が設置されている構成例に
なっている。

【００３３】図１１に示す光ディスク装置に第４実施形
態は、図７にて説明したように、突出部材２に光ディス
クシート１との接触圧力を感知する感圧センサ５などか
らなるセンサユニット１１が設けられ、感圧センサ５か
らの検知データが判定装置６，駆動装置７などからなる
ギャップ長制御装置１２に送信されて、ギャップ長制御
装置１２において予め規定された圧力を超える値が検出
されると、ギャップ長Ｘを大きくする方向に突出部材２
が光ディスクシート１から待避するように移動駆動され
る。このようにすることで、光ディスクシート１あるい
は突出部材２の破損を防止することができる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
可撓性を有する光ディスクの駆動時において、光ディス
クと安定化手段間の気流によって光ディスク面に加えら
れる静圧場の考慮がなされ、ディスク回転駆動時におけ
る面ぶれを効果的に抑制することができる形状を有する
安定化手段を具備した光ディスク駆動安定化装置、およ
び可撓性を有する光ディスクを用いて安定した記録／再
生が行われる光ディスク装置が実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明するための光ディスク
駆動安定化装置の基本構成を示す斜視図

【図２】本実施形態における光ディスクシートの基本構
成を説明するための断面図

【図３】本実施形態における突出部材の斜視図

【図４】本実施形態の突出部材を用いた場合における光
ディスクシートの静圧場の解析例を示す図

【図５】本実施形態の突出部材を２つ用いた場合を示す
斜視図

【図６】本実施形態における光ディスクシートと突出部
材とのギャップの説明図

【図７】本実施形態における感圧センサを設けた構成例
を示す説明図

【図８】本発明に係る光ディスク装置の第１実施形態の
要部の概略構成を示す構成図

【図９】本発明に係る光ディスク装置の第２実施形態の
要部の概略構成を示す構成図

【図１０】本発明に係る光ディスク装置の第３実施形態
の要部の概略構成を示す構成図

【図１１】本発明に係る光ディスク装置の第４実施形態
の要部の概略構成を示す構成図

【符号の説明】

１光ディスクシート２，２ａ，２ｂ突出部材３記録層４基板５感圧センサ６判定装置７駆動装置８光ピックアップ９ピックアップ駆動部１１センサユニット１２ギャップ長制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可撓性を有するシート状の光ディスクを
回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面とは反
対面側に設置され、少なくとも光ディスクにおける書込
あるいは読取が行われる部位における回転軸方向の振れ
を、空気流の圧力差を生起させることによって安定化さ
せる安定化手段とを備え、この安定化手段として光ディ
スク方向に突出する突出部材を用いた光ディスク駆動安
定化装置であって、前記突出部材の形状を光ディスクの
回転中心から周方向に延在する柱状形状にし、かつ、こ
の柱状形状の断面面積を一定の比率で前記回転中心から
周方向へ向かって増加させたことを特徴とする光ディス
ク駆動安定化装置。
【請求項２】前記突出部材を複数個設置したことを特
徴とする請求項１記載の光ディスク駆動安定化装置。
【請求項３】前記突出部材と光ディスクの対向面とに
おける保持間隙を１０×１０^-6（ｍ）以下にしたことを
特徴とする請求項１または２記載の光ディスク駆動安定
化装置。
【請求項４】前記突出部材に光ディスクとの接触圧力
を検知する検知手段を設け、予め設定された値以上の接
触圧力が検知された場合に、前記突出部材を光ディスク
から待避させる待避手段を備えたことを特徴とする請求
項１〜３いずれか１項記載の光ディスク駆動安定化装
置。
【請求項５】可撓性を有するシート状の光ディスクを
回転させる回転駆動手段と、光ディスクの記録面に対し
て光学的に書込および／または読取を行う光ピックアッ
プと、光ディスクの記録面とは反対面側に設置され、少
なくとも光ディスクにおける書込あるいは読取が行われ
る部位における回転軸方向の振れを、空気流の圧力差を
生起させることによって安定化させる安定化手段とを備
え、この安定化手段として光ディスク方向に突出する突
出部材を具備した光ディスク駆動安定化手段を備えた光
ディスク装置であって、前記光ディスク駆動安定化装置
として請求項１〜４いずれか１項記載の光ディスク駆動
安定化装置を搭載したことを特徴とする光ディスク装
置。