JP2006164488A - 薄型光ディスクの記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＣＤやＤＶＤ等と同様の光学系を用いて薄型光ディスクに記録再生を行う装置において、薄型光ディスクを安定して高速回転することができる技術を提供する。
【解決手段】 透明なターンテーブルを用いるとともに当該ターンテーブルの薄型光ディスク裁置面とは反対側に記録再生ヘッド等を配置することにより、ターンテーブル上の薄型光ディスクが高速回転しても気流の乱れが生じない構成とすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄型光ディスクの記録再生装置に関し、特に、ＣＤやＤＶＤ等と同様の光学系を用いて薄型光ディスクの記録再生を行う記録再生装置に関するものである。

情報化社会が進み、膨大な量の情報がやり取りされるに伴って、大容量の情報を記録するための記録装置が普及し、その記録媒体の記録密度も著しく向上されている。一般に、ＣＤやＤＶＤ等の光学式記録装置では、使用するレーザー波長と対物レンズの開口数とから記録密度の物理的限界が決まっている。そこで、レーザー波長をより短くし、対物レンズの開口数をより大きくすることにより、記録密度の向上が図られている。しかしながら、この手法により記録密度が向上される度に、記録再生装置の光学系や、記録媒体などの規格が新たなものに変更されてしまうため、記録密度を向上した記録媒体及びその記録再生装置を開発し製造販売するには、大きなコストがかかってしまう。

一方で、赤色ＤＶＤのように既に市場が形成されており、廉価となってきた技術を用いて記録容量の増大を図ることが考えられている。例えば、特許文献１には、機械的特性が良好であり、安価で容易に製造できる薄型基板を利用する方法が提案されている。特許文献１の実施例では、厚さ100μmのポリエーテルスルフォン樹脂製の基板の上に記録膜を形成したものを厚さ1.5mm、直径200mmのアクリル円盤2枚で高圧力で挟み込んで光ディスクを作製し、この光ディスクをターンテーブルに載せて光学的に読み取り及び書き込みを行うものが記載されている。

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、記録媒体として直径200mmもの光ディス
クを利用するため、既存のＤＶＤ記録再生装置などに比べて、装置が大型化・複雑化してしまい、製造コストも増大してしまうという問題点がある。そして、さらに大容量化するには、光ディスクの寸法をさらに大きくすることが必要となる。

そこで、現行のＣＤやＤＶＤ等と同様に直径120mm程度の記録媒体であって、記録膜をアクリル材ではなく薄い透明シートで挟み込んだ薄さ100μm程度の薄型光ディスクを用いることが提案されている。このような薄型光ディスクを複数枚収容したカートリッジ型記録媒体を構成すれば、記録再生装置を大型化・複雑化することなく、記録容量を増大することができる。

特許文献２には、上記したような薄型光ディスクをターンテーブル上で保持し回転させる記録再生機構が記載されている。この記録再生機構では、光学系と薄型光ディスクとの間に、従来ＤＶＤ記録媒体等に用いられていたアクリル基盤と同等の光路長を有する光学的補正手段を設けることにより、現行のＣＤやＤＶＤ等と同じ光学系を用いて記録再生を行うことができるようになっている。

特公平７−３６９０号公報 特開平１０−３０８０５９号公報

ＣＤ，ＤＶＤ等の記録再生装置では、記録再生速度を向上すべく、記録媒体を数千rpmで高速回転させるのが一般的となっている。ところが、特許文献２に記載の記録再生機構では、ターンテーブル及び薄型光ディスクを高速回転させると、そのすぐ上にある記録再生ヘッド等の影響で空気流の乱れを生じてしまい、可撓性を有する薄型光ディスクは安定して回転することができない。回転時に薄型光ディスクが安定しなければ、記録再生エラーが頻繁に起こるなどの問題が生じてしまう。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、ＣＤやＤＶＤ等と同様の光学系を用いて薄型光ディスクに記録再生を行う装置において、薄型光ディスクを安定して高速回転することができる技術を提供しようとするものである。

上記解決課題に鑑みて鋭意研究の結果、本発明者は、ＣＤやＤＶＤ等と同様の光学系を用いて薄型光ディスクに記録再生を行う装置において、透明なターンテーブルを用いるとともに当該ターンテーブルの薄型光ディスク裁置面とは反対側に記録再生ヘッド等を配置することにより、ターンテーブル上の薄型光ディスクが高速回転しても気流の乱れが生じない構成とすることができることに想到した。

すなわち、本発明は、薄型光ディスクを保持する透明なターンテーブルと、薄型光ディスクに記録再生を行うための記録再生ヘッドを含む光学系とを備えた記録再生装置であって、前記光学系は前記透明なターンテーブルの薄型光ディスクが配置される面とは反対側に配置され、前記光学系による記録再生光は前記透明なターンテーブルを透過して薄型光ディスクの記録面に合焦されることを特徴とする記録再生装置を提供するものである。

本発明の記録再生装置において、前記光学系は、ＣＤ光学系又はＨＤ−ＤＶＤを含むＤＶＤ光学系であることを特徴とする。また、前記透明なターンテーブル及び前記薄型光ディスクの保護膜を透過する光路長が、ＨＤ−ＤＶＤを含むＤＶＤ光学系におけるＤＶＤディスクの基板の光路長とほぼ等しくなるように、前記透明なターンテーブル及び前記薄型光ディスクの保護膜の厚みが調整されていることを特徴とする。このように、透明なターンテーブルと薄型光ディスクとの厚みを調整することにより、現行のＤＶＤ光学系をそのまま使用することが可能となる。また、ＣＤ光学系を用いた場合も同様である。

本発明の記録再生装置において、前記透明なターンテーブルと薄型光ディスクとの間にスペーサーを配置したことを特徴とする。このスペーサーにより、前記ターンテーブルと前記薄型光ディスクとの間に空気層を確保することができる。

本発明の記録再生装置において、前記透明なターンテーブル上に前記薄型光ディスクを固定するための磁気的又は機械的手段をさらに備えていることを特徴とする。例えば、着脱の容易なマグネットチャック等を用いて薄型光ディスクを前記透明なターンテーブル上に保持することができる。

以上、説明したように、本発明の薄型光ディスクの記録再生装置によれば、記録再生ヘッド等が透明なターンテーブルの薄型光ディスク裁置面とは反対側に配置されるため、薄型光ディスクの回転時に記録再生ヘッド等の存在により生じた空気流の乱れが薄型光ディスクに影響を及ぼすことはなく、安定な記録再生を実現することができる。また、透明なターンテーブルは、従来ＤＶＤ記録媒体等に用いられていたアクリル基盤と同等の光路長を有する光学的補正手段としても働くため、現行のＣＤやＤＶＤ等と同じ光学系を用いて記録再生を行うことができるようになっている。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の薄型光ディスクの記録再生装置を実施するための最良の形態を詳細に説明する。図１〜図６は、本発明の実施の形態を例示する図であり、これらの図において、同一の符号を付した部分は同一物を表わし、基本的な構成及び動作は同様であるものとする。

薄型光ディスクの構成
図１は、本発明の記録再生装置において記録媒体として用いる薄型光ディスクの構成を概略的に示す図である。図１には、片面２層記録式の薄型光ディスクの層状構造を示している。この薄型光ディスクは、１５ミクロンの保護コート上にホットエンボス加工等で偏芯補正マーカーとともに溝やアドレスパターンを形成し、２層の記録膜を接着剤で張り合わせて作製される。ディスク厚みは約50ミクロンとなる。現在、色素を用いたライトワンス型の記録媒体や、相変化記録膜を用いたリライタブル型の記録媒体の研究では、４層記録までが可能であるといわれているので、それらの手法を本発明の記録再生装置及び薄型光ディスクに適用することもできる。本発明の記録再生装置において用いる薄型光ディスクの厚さは、ディスク回転の遠心力による面ぶれが生じないように、200ミクロン以下とするのが好ましい。

図２は、図１に示す薄型光ディスクを複数枚収容したカートリッジを模式的に示す図である。本発明の記録再生装置は、記録媒体としてこのようなカートリッジを利用することができ、記録又は再生の際には、図示しないディスク搬送装置が記録又は再生対象のディスクをカートリッジから取り出し、所定の位置に搬送する機構となっている。例えば、厚さ30mmのカートリッジに記録容量が4.7GBの薄型光ディスクを200枚程度収納すれば、カートリッジ全体として約940GBの記録容量が実現される。

記録再生装置の構成
以下、図１に示す薄型光ディスク、あるいは図２に示すカートリッジに収容された薄型光ディスクに対して記録及び再生を行う記録再生装置について説明する。図３は、本実施形態における記録再生装置のディスク読み取り機構を概略的に示す図である。本実施形態の記録再生装置のディスク読み取り機構は、薄型光ディスクを載置する透明なターンテーブル、ターンテーブルを回転させるスピンドルモーター、ターンテーブル上の中心周辺に形成されたスペーサー、ターンテーブル上の薄型光ディスクを固定するマグネットチャック、ＤＶＤと同様の光学系を用いた記録再生ヘッドから構成されている。

ターンテーブルの上面にはスペーサーが配置され、薄型光ディスクは下面を記録面としてスペーサーとマグネットチャックとの間に保持されるようになっている。また、記録再生ヘッドは、ターンテーブルの下方に配置されている。

ターンテーブルは、ガラス等（表面をハードコートしたプラスチックでもよい）透明な材料で作られた厚さ約0.6mmの透明基板であり、薄型光ディスクの記録及び再生時には、レーザー光がこの透明基板を通過することになる。この透明基板は、ＤＶＤの記録媒体とは異なる構造を有する薄型光ディスクをＤＶＤと同様の光学系で取り扱えるようにするために光学的な補正を行うものである。すなわち、現行のＤＶＤの記録媒体は記録層の上に約0.6mmの透明な基板層（ポリカーボネート等からなる）が形成されていることに鑑みて、ターンテーブルがこれに相当する光路長を与えるようにその厚みを調整するものである。これにより、本実施形態の記録再生装置では、ＤＶＤと同様の光学系を用いながらも、薄型光ディスクに対して記録及び再生を行うことができる。ターンテーブルの直径は、薄型光ディスクの直径よりも2mm以上（好ましくは5mm以上）大きくなるように構成されているものとする。

尚、実際には、図１に示すように薄型光ディスクの表面には薄い保護膜が形成されるので、その厚みを考慮して光路長を調整するのが好ましい。また、薄型光ディスクへの入射光の多重反射による反射率変動を防止し、薄型光ディスク表面におけるゴミ等の付着に対する信号耐性を確保するためには、薄型光ディスクの薄い保護膜の厚みを0.01mm以上とするのが好ましい。

図４は、図３に示す記録再生装置のマグネットチャックの装着機構を詳細に示す図である。図４（ａ）に示すように、マグネットチャックはその底面の中央部分に磁石を備えており、その周囲には複数の凹部分を設けている。磁石はスピンドル部分と嵌合し、凹部分はターンテーブル上に形成された凸部分と嵌合して、ターンテーブル上の薄型光ディスクを固定する。薄型光ディスクには、ターンテーブル上凸部分に対応する孔が形成されているものとする。このように、マグネットチャック中央部分のみならず、その周囲においても凹部分を設けてターンテーブル上凸部分と嵌合するよう構成したことにより、仮に中心部分の嵌合部分が変形してしまっても、その周囲の嵌合部分があるため薄型光ディスクの位置がずれることはない。この場合、クランピング時に、嵌め込みエラーが起きないように、マグネットチャックを多少回転して合わせこむ機構とするのが好ましい。また、マグネットチャックの位置などから嵌め込みの不成功を検出する手段を備えていれば尚好ましい。上記では、マグネットによるチャッキングの方法を示したが、他の機械的なクランピング手法を適用してもよい。

また、薄型光ディスクをターンテーブルに載せた状態で、ターンテーブル上凸部分が薄型光ディスクの孔と位置ずれを起こしている可能性が考えられる。これに対しては、ターンテーブル上凸部分を透明にしておき、その下方に備えた光センサー等により反射光を検出することにより、位置ずれが起こっているのを認識することができる。この場合、ターンテーブルをわずかに回転して薄型光ディスクの位置修正を行う手段をさらに備えているのが好ましい。

図５は、図３に示す記録再生装置のスペーサーの構成を詳細に示す図である。図５（ａ）に示すように、スペーサーは、マグネットチャックよりも外径が大きく、内径は15mm以上であり、厚さは10ミクロン以上となっている。これにより、薄型光ディスクと透明なターンテーブルとの間に厚さ10ミクロン以上の空気層が確保されることになる。この空気層が保護膜に相当する働きをするので、薄型光ディスクへの入射光の多重反射による反射率変動が効果的に防止される。尚、１つのスペーサーでは薄型光ディスクの撓みを防ぐのに不十分である場合には、ターンテーブル上に複数のスペーサーを配置すればよい。例えば、図５（ｂ）に示すように、ターンテーブルの外周又は中周（薄型光ディスクの非記録部分に対応する位置である）に沿った環状のスペーサーや、ターンテーブル中心から伸びる放射状のスペーサーを配置すればよい。あるいは、薄型光ディスクの基板形成時に基板表面に図５（ｂ）に示すスペーサーと同様な凹凸部を形成しても同様の効果を得ることが可能である。

薄型光ディスクの製造方法及びカートリッジの取り扱い方法
次に、本発明の記録再生装置において用いる薄型光ディスクの製造方法、並びにそれを収納したカートリッジの取り扱い方法の例について説明する。

トラックピッチ0.74um、溝深さ120nmにアドレス情報やトラッキング溝を形成したフォーマットを有する原版から作成したNiスタンパを100ミクロン厚み、1メートル幅のＰＥＴシート上に７ｘ７枚計49枚配列し、これらを180℃まで過熱してＰＥＴシートの上に均一な力で5秒間押し付け、ゆっくりとスタンパを一方向から持ち上げ、ＰＥＴシートと加熱したスタンパを引き離す。これにより所望のパターンがそのままＰＥＴシート上に形成される。この際、ディスク偏芯を小さくするためのマーキングを上記パターン転写と同時に行っておく。この上にライトワンス用色素を全面に塗布し、次にAl合金反射膜をスパッタ法で形成する。さらに15ミクロンの紫外線硬化樹脂を塗布し紫外線照射により硬化させ、保護コートを形成する。次に、ディスク形状にするために打ち抜き工程に入るが、ディスク偏芯を小さくするためのマーキングを基準にして、打ち抜き機位置を調整、固定し、内径打ち抜き、外径打ち抜きを行う。打ち抜いたディスクは真空チャックロボットでディスク記録エリアよりも内周側でホールドし、図２に示したカートリッジに順次収納される。カートリッジの大きさは130mm x 130mm x 30 mm、収納ディスク枚数は40枚。

次に、カートリッジを記録再生装置にローディングする。ローディングによりカセット先端部分がカセット挿入確認レバーを押し上げ、連動して蓋密閉機構を解除する。これにより、蓋解放機構が蓋を開ける。ここで、ディスクへのデータ書き込み信号が入るとそれに対応したディスクをガラス透明基板上に移動して、マグネットチャックで固定する。ディスクを回転させ記録再生ヘッドを最内周のリードイン領域に移動し記録を開始する。ここまでの動作態様を図６（ａ）〜（ｄ）に示す。記録が終了し、新たなディスクに交換するためには、マグネットチャック着脱装置で結合を解除する。待機していた薄型トレーにディスクを回収し、カートリッジの元の場所に収納する。ディスク取り出しの際、戻す場所には間口の広い収納補助機構が待機しておりこれを利用する。次に記録再生を行うディスクが収納されている薄型収納袋の引き出し部分についているマーカーを光検出器で探し出し、ピッカーでフッキングして引き出す。これを、ガラストレー上に移動し、薄型収納袋はスピンドル上から退避して待機している。実施形態１で説明した、ガラスターンテーブル上の突出部を用いた位置出しセンサーの信号でスピンドルをわずかに動かし、新たな薄型光ディスクをチャッキングする。このように、ディスク交換を行う。ディスク交換時間は10秒程度である。

尚、カートリッジ内ディスク情報は、カートリッジに組み込んだ64MBのフラッシュメモリに記録する構成とするのが好ましい。これにより、ディスクにアクセスすることなくカートリッジ内のファイル検索ができるので、アクセス時間が短縮される。また、ディスク交換が10秒程度なので、記録・再生レートが100Mbpsとすれば約125MB程度のデータが処理待ち状態となる。記録の場合には入力データをフラッシュメモリあるいはマイクロドライブ等にバッファリングしておけばよいし、読み出しの場合には回収ディスクのデータを遅延排出してユーザーに待ち時間の印象を与えないなどの工夫を行うのが望ましい。

以上、本発明の薄型光ディスクの記録再生装置について、具体的な実施の形態を示して説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。当業者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、上記各実施形態又は他の実施形態にかかる発明の構成及び機能に様々な変更・改良を加えることが可能である。

本発明の記録再生装置において記録媒体として用いる片面２層記録式の薄型光ディスクの構成を概略的に示す図である。 図１に示す薄型光ディスクを複数枚収容したカートリッジを模式的に示す図である。 本発明の記録再生装置において用いられるディスク読み取り機構を概略的に示す図である。 図３に示す記録再生装置のマグネットチャックの装着機構を詳細に示す図である。 図３に示す記録再生装置のスペーサーの構成を詳細に示す図である。 本発明の記録再生装置において、薄型光ディスクをカートリッジから取り出して記録及び再生を行う動作態様を示す図である。

Claims (6)

1. 薄型光ディスクを保持する透明なターンテーブルと、薄型光ディスクに記録再生を行うための記録再生ヘッドを含む光学系とを備えた記録再生装置であって、
   前記光学系は前記透明なターンテーブルの薄型光ディスクが配置される面とは反対側に配置され、前記光学系による記録再生光は前記透明なターンテーブルを透過して薄型光ディスクの記録面に合焦されることを特徴とする記録再生装置。
2. 前記光学系は、ＤＶＤ光学系であることを特徴とする請求項１に記載の記録再生装置。
3. 前記透明なターンテーブル及び前記薄型光ディスクの保護膜を透過する光路長が、ＤＶＤ光学系におけるＤＶＤディスクの基板の光路長とほぼ等しくなるように、前記透明なターンテーブル及び前記薄型光ディスクの保護膜の厚みが調整されていることを特徴とする請求項２記載の記録再生装置。
4. 前記透明なターンテーブルと薄型光ディスクとの間にスペーサーを配置したことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の記録再生装置。
5. 前記スペーサーにより、前記ターンテーブルと前記薄型光ディスクとの間に空気層を確保したことを特徴とする請求項４に記載の記録再生装置。
6. 前記透明なターンテーブル上に前記薄型光ディスクを固定するための磁気的又は機械的手段をさらに備えていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の記録再生装置。

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