JP2008192229A - 薄型フレキシブル光ディスク、及び光情報記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光情報記録再生装置による記録再生動作中にエア噛みの現象を防止し、記録再生時に薄型ディスクの面ブレを低減して記録再生動作を安定的に実行することができる薄型ディスクの構造を提供する。
【解決手段】本発明による薄型ディスクには、その内周領域に空気流入用の貫通孔が設けられている。このようにすることにより、ターンテーブルとディスクの間に空間（間隙）を形成するためのスペーサーと本発明による薄型ディスクの組み合せにより、記録再生動作中に、上記間隙に空気の流れを生じさせることができ、上述したエア噛みの問題を解消することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、薄型フレキシブル光ディスク（以下、「薄型ディスク」という）、及びそれに対して情報を記録し、或いは記録された情報を再生するための光情報記録再生装置に関し、特に、薄型フレキシブル光ディスクの構造及び、その構造を有したディスクに情報の記録再生を実行するのに適した光情報記録再生装置に関するものである。

近年、光ディスクの高容量化を図る様々な試みがなされており、中でも効率的な方法として、光ディスク基板の厚みを薄くして体積当たりの容量を増やすことが注目されている。例えば、特許文献１や特許文献２にあるように、薄い基板とその薄い基板を面ぶれが少なく安定に回転させるためのスタビライザーを組み合わせることにより、体積当たりの記録容量を増加する試みが提案されている。

ところが、特許文献１及び２に開示の方法においては、強度の弱い薄型ディスクを折り曲げながら回転させたり、スタビライザーが回転する薄型ディスクに接触する等ことから、薄型ディスクに確実かつ安定して記録再生する光情報記録再生システムを実現するには問題がある。

そこで、本発明者らは、薄型ディスクを用いるに際し、より確実かつ安全なシステムを構築するために、あえてスタビライザーを用いることをやめ、その代わりにターンテーブルを用いることを考えた。

特開２００３−３３１５６１号公報 特開２００３―９１９７０号公報

しかしながら、薄型ディスクをターンテーブルに載置して種々の実験を繰り返したところ、薄型ディスクは、以下に述べるように従来の記録媒体とは異なる挙動を示し、確実な記録再生が困難であることが判った。

まず、本発明者らは、１００μｍ程度の薄型ディスクを、ターンテーブルの上に載せて、このターンテーブルで薄型ディスクを支持することを試みた。ターンテーブルは光学ガラスで作製し、レーザーをこのターンテーブル越しに薄型ディスクに照射する。例えば１００μｍ厚の薄型ディスクと５００μｍ厚のターンテーブルを用意し、前者を後者の上に偏心が小さくなるように載せてみたところ、次のような現象が現れた。

（イ）ターンテーブルと薄型ディスクで、その一部の領域だけが静電気のため吸着してしまった。
（ロ）その吸着部分は他の部分を次々に巻き込んで吸着領域が拡がっていくのが観察された。
（ハ）ところが吸着領域の拡大はある範囲で落ち着いてそれ以上は拡がらなかった。
（ニ）結局、ターンテーブルと薄型ディスクは一様に吸着せず、ところどころにエア噛み部分が残った。
（ホ）このエア噛み部分が残ったターンテーブルに薄型ディスクが貼り付いたものをＤＶＤプレイヤー（ターンテーブル＋薄型ディスクで０．６ｍｍとなるように実験）で記録再生を試みたが、全く記録再生ができなかった。

本発明者らは、記録再生ができなかったのは、ドライブによるフォーカス追従が実行されなかったことによることを突き止めた。そして、これは、“エア噛み”によって局所的な面ぶれが発生することによるものと考えた。

従って、薄型ディスクにおいては、記録再生中にエア噛みが生じないようにしなければならない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、記録再生動作中にエア噛みの現象を起こさないような構造を有する薄型ディスク、及びそのような薄型ディスクに対して情報の記録再生を行うのに適した光情報記録再生装置を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明による薄型ディスクでは、その内周領域に空気流入用の貫通孔が設けられている。このようにすることにより、ターンテーブルとディスクの間に空間（間隙）を形成するためのスペーサーと本発明による薄型ディスクの組み合せにより、記録再生動作中に、上記間隙に空気の流れを生じさせることができ、上述したエア噛みの問題を解消することができる。

即ち、本発明による薄型フレキシブル光ディスクは、ターンテーブルに載置して、このターンテーブルと一定間隔を保ちながら一体に回転して光情報記録または再生が可能な、厚みが０．３ｍｍ以下の薄型フレキシブル光ディスクであって、光情報記録領域より内側にある内周領域に、複数の空気流入用貫通孔が穿設されていることを特徴とするものである。なお、内周領域に、光情報記録再生装置のターンテーブルとの間に空間を形成するためのスペーサー部が設けられるようにしてもよい。この場合には、光情報記録再生装置において、スペーサーを載置する必要はない。そして、このスペーサー部は、空気流入用貫通孔よりも内側に設けられ、さらに、空気流入用貫通孔は、複数個、回転中心対称に円周状に設けられているのが望ましい。このスペーサー部は、ディスクと一体的に構成される（ナノインプリント法によって成形）ようにしてもよい。

本発明による光情報記録再生装置は、厚みが０．３ｍｍ以下の光情報記録または再生が可能な薄型フレキシブル光ディスクを載置するためのターンテーブルと、ターンテーブル上の、薄型フレキシブル光ディスクの内周領域に対向する位置に載置され、薄型フレキシブル光ディスクとターンテーブルとの間に間隙を形成するためのスペーサーと、薄型フレキシブル光ディスク及びターンテーブルを回転させるためのスピンドル部と、光ピックアップと、を備える。そして、薄型フレキシブル光ディスクは、空気流入用貫通孔を内周領域に有しており、記録再生時には、スピンドル部が、薄型フレキシブル光ディスクを所定回転速度で回転させることにより、ターンテーブルと薄型フレキシブル光ディスクとの間に形成された間隙に空気流を生じさせる。ターンテーブルの径は、薄型フレキシブル光ディスクの光情報記録領域の最外周端より大きいのが好ましい。また、スペーサーは、空気流入用貫通孔を覆わないように内周領域に対向する位置に載置されるのが好ましい。なお、薄型フレキシブル光ディスクにスペーサー部が設けられている場合には、上記スペーサーは不要である。

さらなる本発明の特徴は、以下本発明を実施するための最良の形態および添付図面によって明らかになるものである。

本発明の薄型ディスクの構造によれば、光情報記録再生装置による記録再生動作中にエア噛みの現象を起こさないので、記録再生時に薄型ディスクの面ブレを低減し、記録再生動作を安定的に実行することができる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。ただし、本実施形態は本発明を実現するための一例に過ぎず、本発明を限定するものではないことに注意すべきである。また、各図において共通の構成については同一の参照番号が付されている。

＜薄型ディスクの構造＞
（１）基本的構成
図１は、本発明の実施形態による薄型ディスク１の基本的構成を示す図である。図１において、薄型ディスクは、厚さ０．３ｍｍ（望ましくは０．１ｍｍ）以下の剛性の少ないフレキシブルな光記録再生用ディスクであって、情報が記録される記録領域１１と、情報が記録されない内周領域１２と外周領域１３とを備えている。内周領域１２には、ディスク中心に設けられたチャッキング用中心孔１４と、空気流入用の貫通孔１５とが設けられている。後述のように、薄型ディスク１がスペーサーを介して光情報再生装置のターンテーブルに装着され、回転されたときには、貫通孔１５から空気が流入し、スペーサーによってできた薄型ディスク１とターンテーブルとの間の空間に全体に空気が流れ込み、ディスク端部から排出される。これによりエア噛みが防止される。

本発明とは異なり、ターンテーブルに空気流入用の貫通孔を設けても、ディスクとターンテーブルの間に空気が流れ込み、エア噛みを防止することは可能である。しかし、貫通孔はターンテーブルの内周部に設けなければならず、ガラス製（光透過性を持たせるため）でしかも中心孔があるターンテーブルに更に空気流入用の貫通孔を設ければ、ターンテーブルの強度が大幅に低下し、高速回転での振動や、搬送時の衝撃で亀裂、割れが生じる可能性がある。そして、ターンテーブルが壊れれば記録再生装置自体が使用不能になってしまい、それを交換しなければならないが、その価格は高価である。

よって、本発明のように、ターンテーブルに比べて非常に安価なディスク側に空気流入用の貫通孔を設ければ、ターンテーブルの衝撃耐性を維持しつつエア噛みを防止できるので、ターンテーブルに貫通孔を設ける形式よりも本発明の方が優れている。また、ディスク自体がフレキシブルなので貫通孔があっても割れることはない。

（２）変形例
図１に示される薄型ディスク１の基本構成によれば、スペーサーはターンテーブル側に設けられるか、或いは着脱可能ということになる（例えば、図８参照）。ただし、本発明はこれに限られるものではなく、図２乃至５に示されるように、スペーサー部が薄型ディスク１に一体として、或いは貼り付けることによって、設けられるようにしても良い。なお、スペーサー部１６はディスクと一体に設けられた方が、スペーサー部１６の衝撃及び経年強度が高いディスクを提供することができるのでより好ましい。

図２に示される薄型ディスク１は、図１の基本構成に加えて、貫通孔１５が設けられていない領域にドーナツ状のスペーサー部１６が設けられている。このスペーサー部１６は、図１の構成を有する薄型ディスク１を作製した後に、スペーサー部材を接着剤等により取り付けても良いし、薄型ディスク用のシートを変形させて一体として成形しても良い。

なお、変形例としては図２のドーナツ形状の他、スペーサー部１６は、図３に示される薄型ディスク１では扇柄形状の凸部（図３では２つ）、図４で示される薄型ディスク１では複数の円筒状の突起で構成されるようにしてもよい。また、図５で示されるように、スペーサー部１６として、複数の円筒状の突起が、内周領域１２ではなく記録領域１１内に設けられるようにしても良い。ただし、スペーサー部１６は、内周領域１２に設けた方が、製造しやすく、内周領域におけるディスク強度が増すので好ましい。

＜薄型ディスクの製造方法＞
図６は、図１に示される薄型ディスク（基本的構成）１の製造工程を説明するための図である。図６において、ステップＳ１０１では、厚さ０．３ｍｍ以下の基板（例えば１００μｍのポリカーボネートフィルム）にナノインプリント法を用いて、例えばトラックピッチ０．７４μｍの案内溝（凹凸）形状を転写する。次いで、ステップＳ１０２では、色素記録層、銀を主成分とする金属反射膜（例えば、１００ｎｍ膜厚）を積層する。そして、ステップＳ１０３では、金属反射膜上にＵＶ硬化樹脂をスピンコートによって塗布し、ステップＳ１０４でそれにＵＶ光を照射して樹脂を硬化させることにより保護層を形成する。最後に、ステップＳ１０５では、パンチングマシーンを用いて空気流入用の貫通孔１５をステップＳ１０４で作製されたディスクの内周領域１２に開ける。この貫通孔１５は、例えば、６ｍｍΦで、ディスク中心から１８ｍｍの位置に円周状に合計８個等間隔に配置される。

なお、スペーサー部１６をディスクに一体として設ける場合（図２乃至５）には、ステップＳ１０１において、ナノインプリント法によって予め成形すればよい。つまり、光案内溝をシートに形成するための凹凸と、各種スペーサー部１６の形状に対応した凸部を有する、図示しないニッケルスタンパに、上述の基板とステンレスの板を図７のように配した状態で、１８０℃の温度においてスタンパと基板の間に圧縮する方向へ５ｔの力を加える。プレス機にはヒータが内蔵されており、温度コントロールすることが可能である。ポリカーボネートのガラス転位温度は１５０℃であるので、１８０℃の温度ではポリカーボネートシートは流動性を有し、スタンパの形状に倣って変形する。室温まで温度を下げた後、スタンパと基板を剥離すれば、基板（シート）の表面に光案内溝とスペーサー部１６を形成することができる。

＜光情報記録再生装置の構成及び動作＞
図８は、本発明の実施形態による光情報記録再生装置２の概略構成を示す図である。図８において、光情報記録再生装置２は、例えば厚さ５００μｍのソーダガラス板で、外径１２０ｍｍΦ、内径１５ｍｍΦのターンテーブル２１と、ＳＵＳ３０４製で外径３３ｍｍφ、内径１５ｍｍφ、厚さ０．１ｍｍのスペーサー２２（薄型ディスク１にスペーサー部１６が設けられている場合には不要）と、ターンテーブル２１及び載置された薄型ディスク１を回転させるためのスピンドル２３と、チャッキングを安定させるためのクランプ２４と、光ピックアップ２５と、を備える。また、光情報記録再生装置２は、記録／再生信号の入出力をするためのインターフェース部３１と、記録するための信号を符号化し、かつ、光ピックアップによって読み取られた再生信号を復号する信号処理部３２と、フォーカス／トラッキングサーボ信号を生成するフォーカス／トラッキングサーボ回路３４と、フォーカス／トラッキングサーボ回路からのサーボ信号に応じて光ピックアップを作動させる光ヘッドアクセス機構３５と、スピンドル２３の回転速度を制御するための回転制御回路３３とを備えている。

以上のような構成を備える光情報記録再生装置２において、図１の基本構成を有する薄型ディスク１を、スペーサー２２を介して配置する。スピンドル２３によって回転が始まると、スペーサー２２によってできた空間を起点として、薄型ディスクとターンテーブルに挟まれた空間の空気が遠心力により内周から外周へと定常的に移動する。これにより局所的なエア噛み現象が全面的に取り除かれる。スペーサーによってできる薄型ディスクとターンテーブルとの間隔は、通常０．０１〜０．５ｍｍであることが望ましい。

なお、上述のように、薄型ディスク１において、空気流入用の貫通孔１５は、スペーサー２２が接触する部分よりもやや外側の位置に設けられるのが好ましい。これにより、空気の流れがよりスムーズに行われるようになるため、局所的な面ぶれを低減しかつ面ぶれがより少なく安定した状態を保つことができるようになる。また、空気流入用の貫通孔１５は多数満遍なく設けることにより均一な空気の流れを実現することができる。実際的には、複数個、好ましくは３個〜５０個、回転中心対称に円周状に配置するのが望ましい。また、貫通孔の径は２ｍｍφ〜７ｍｍφが望ましい。

また、上述のように、スペーサーはディスクと一体化されていても、ターンテーブルと一体化されていても、単独（着脱可能なもの）で装着されても同様の効果を得ることができるが、ディスクまたはターンテーブルと一体化されていた方が、ディスク着脱時にスペーサーを設置する工程を省くことができる。

さらに、ターンテーブルの径は、薄型ディスク１の記録領域１１の最外周の径よりも大きく、薄型ディスク１全体（基板）の径以下であることが望ましい。記録領域の最外周よりもターンテーブルの径を大きくすることにより記録領域における記録再生動作を安定的に行うことができ、また、ターンテーブルの径を基板の径以下にすることにより薄型ディスク１をターンテーブルから剥がしやすくすることができるからである。

＜薄型ディスクの技術的効果についての検証実験＞
本検証実験では、薄型ディスクとして、厚さ１００μｍのポリカーボネートフィルムに色素記録層、銀を主成分とする金属反射層、保護コートを積層した、外径φ１２０ｍｍのものを使用した。また、ターンテーブルとして、厚さ５００μｍのソーダガラス板で内径１５ｍｍφ、外径をφ１２０ｍｍとしたものを用意した。薄型ディスクにおける貫通孔は、６ｍｍφの大きさの孔であり、中心から１８ｍｍの位置に円周状に合計８個等間隔に配置されている。さらに、スペーサーとして、ＳＵＳ３０４製で外径３３ｍｍφ、内径１５ｍｍφ、厚さ０．１ｍｍのものを用いた。そして、本実験では、ターンテーブルおよび薄型ディスクの記録層と反対側のポリカーボネートフィルム面上にＳｉＮ薄膜を３ｎｍスパッタした。

ターンテーブルをＤＶＤプレイヤーに装着し、その上にスペーサー、更に薄型ディスクを、それぞれ同芯に固定した。ＤＶＤプレイヤーを４０００ｒｐｍで回転させ、フォーカスエラー信号の最大値を測定したところ、最大値は４４０ｍＶであった。一方、薄型ディスクに空気流入用の貫通孔を空けないものを用いて、同様にフォーカスエラー信号の最大値を測定したところ、最大値は１７００ｍＶであった（図１０参照）。

この実験結果の技術的意味を説明すると、次のようになる。

つまり、記録再生装置のフォーカスエラー信号を調べると、面ぶれの程度が把握できる。この面ぶれの程度は、記録再生機のフォーカスエラー信号が７００ｍＶを超えるあたりから、トラック追従が不安定になり、情報再生信号の劣化が起きるまでに影響を及ぼすようになる。

図１０Ａは貫通孔を設けたディスク（上記用意した薄型ディスク：図１の構成に相当）を用いた場合のフォーカスエラー信号の出力波形を示し、図１０Ｂは貫通孔がないディスク（図９）を用いた場合のフォーカスエラー信号の出力波形を示している。図１０Ａ及びＢからは、貫通孔を設けたディスクの方が、貫通孔がないディスクに比べて、フォーカスエラー信号が著しく小さくなっていることがわかる。これは、貫通孔を設けることによりフレキシブル基板とガラス基板間に空気の流れが発生し、エア噛みが防止されたと考えられるからである。

＜まとめ＞
以上のように、本発明の実施形態では、薄型ディスクに空気流入用の穴を開け、かつターンテーブルにスペーサーを載置、或いは薄型ディスクにスペーサー部を設けた。即ち、そのスペーサー（部）によって、薄型ディスクとターンテーブルとの間に間隙が確保され、この間隙を通してディスクの回転により空気流入用の貫通孔から空気を導入するようになっている。スペーサーがターンテーブルに載置される場合には、スペーサーは薄型ディスクの光情報記録領域の内径より小さい外周を有し、薄型ディスクと接当する上面と、ターンテーブルと接当する下面とが平行になっている。また、スペーサー部が薄型ディスクに設けられる場合には、ディスクと一体成形されるようにしてもよい。

薄型ディスクの回転時にはスペーサー（部）により作られた、ターンテーブルと薄型ディスクとの間の隙間に空気流入用の貫通孔から空気が流れ込み、遠心力の働きもあいまってエア噛み現象を解消する。そして、薄型ディスクとターンテーブルとの間の間隙から流入した空気は、ターンテーブルの表面に沿って外側に向かって流れる。これにより、薄型ディスクの形状をターンテーブルに倣わせることができ、よって薄型ディスクを安定に回転させることができる。

本発明の実施形態による薄型ディスク（貫通孔あり）の構成を示した図である。 本発明の薄型ディスクの変形例（１）を示す図である。 本発明の薄型ディスクの変形例（２）を示す図である。 本発明の薄型ディスクの変形例（３）を示す図である。 本発明の薄型ディスクの変形例（４）を示す図である。 本発明の薄型ディスクの製造工程を説明するための図である。 ナノインプリントの工程を説明するための図である。 本発明の実施形態による光情報記録再生装置の概略構成を示す図である。 貫通孔がない従来の構成を有する薄型ディスクを示す図である。 本発明による薄型ディスクと従来の薄型ディスクの再生実験の結果（フォーカスエラー信号）を示す図である。

符号の説明

１ 薄型ディスク
２ 光情報記録再生装置
１１ 光情報記録領域
１２ 内周領域
１３ 外周領域
１４ 中心孔
１５ 貫通孔
１６ スペーサー部
２１ ターンテーブル
２２ スペーサー
２３ スピンドル

Claims (9)

1. ターンテーブルに載置して、このターンテーブルと一定間隔を保ちながら一体に回転して光情報記録または再生が可能な、厚みが０．３ｍｍ以下の薄型フレキシブル光ディスクであって、
   光情報記録領域より内側にある内周領域に、複数の空気流入用貫通孔が穿設されていることを特徴とする薄型フレキシブル光ディスク。
2. 前記内周領域に、光情報記録再生装置のターンテーブルとの間に空間を形成するためのスペーサー部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の薄型フレキシブル光ディスク。
3. 前記スペーサー部は、前記空気流入用貫通孔よりも内側に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の薄型フレキシブル光ディスク。
4. 前記空気流入用貫通孔は、複数個、回転中心対称に円周状に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の薄型フレキシブル光ディスク。
5. 前記スペーサー部は、前記薄型フレキシブル光ディスクと一体的に構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の薄型フレキシブル光ディスク。
6. 厚みが０．３ｍｍ以下の光情報記録または再生が可能な薄型フレキシブル光ディスクを載置するためのターンテーブルと、
   前記ターンテーブル上の、前記薄型フレキシブル光ディスクの内周領域に対向する位置に載置され、前記薄型フレキシブル光ディスクと前記ターンテーブルとの間に間隙を形成するためのスペーサーと、
   前記薄型フレキシブル光ディスク及び前記ターンテーブルを回転させるためのスピンドル部と、
   光ピックアップと、を備え、
   前記薄型フレキシブル光ディスクは、空気流入用貫通孔を前記内周領域に有しており、
   前記スピンドル部は、前記薄型フレキシブル光ディスクを所定回転速度で回転させることにより、前記ターンテーブルと前記薄型フレキシブル光ディスクとの間に形成された間隙に空気流を生じさせることを特徴とする光情報記録再生装置。
7. 前記ターンテーブルの径が、前記薄型フレキシブル光ディスクの光情報記録領域の最外周端より大きいことを特徴とする請求項６に記載の光情報記録再生装置。
8. 前記スペーサーは、前記空気流入用貫通孔を覆わないように前記内周領域に対向する位置に載置されることを特徴とする請求項６又は７に記載の光情報記録再生装置。
9. 厚みが０．３ｍｍ以下の光情報記録または再生が可能な薄型フレキシブル光ディスクを載置するためのターンテーブルと、
   前記薄型フレキシブル光ディスク及び前記ターンテーブルを回転させるためのスピンドル部と、
   光ピックアップと、を備え、
   前記薄型フレキシブル光ディスクは、その内周領域に、空気流入用貫通孔と、前記薄型フレキシブル光ディスクと前記ターンテーブルとの間に間隙を形成するためのスペーサー部と、を有しており、
   前記スピンドル部は、前記薄型フレキシブル光ディスクを所定回転速度で回転させることにより、前記ターンテーブルと前記薄型フレキシブル光ディスクとの間に形成された間隙に空気流を生じさせることを特徴とする光情報記録再生装置。

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