JP5043505B2

JP5043505B2 - ディスク装置

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Publication number: JP5043505B2
Application number: JP2007133976A
Authority: JP
Inventors: 伸晃小名木; 康知阿萬; 春樹徳丸; 善道高野; 大一小出
Original assignee: Ricoh Co Ltd; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Ricoh Co Ltd; Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2007-05-21
Filing date: 2007-05-21
Publication date: 2012-10-10
Anticipated expiration: 2027-05-21
Also published as: JP2008287833A

Description

本発明は、可撓性を有する薄型のディスクに対して記録および再生の少なくとも一方を行うディスク装置に係り、特に、回転開始時あるいは停止時の過渡状態におけるディスクと安定化部材間の状態を安定化させる技術に関するものである。

近年、テレビ放送のデジタル化が開始され、情報のデジタル化の進行に伴い、光ディスク分野に関しても、さらなる大容量化、記録情報の高密度化に対する要求が高まってきている。かかる要求に応えるために、記録／再生の際に照射されるレーザ光のスポットを小径化する方法が考えられている。

照射レーザ光のスポット径を小さくするためには、レーザ光を短波長化させること、対物レンズの開口数（ＮＡ）を大きくすることが有効である。

例えば、レーザ光波長については、従来公知の、ＣＤ（Compact Disk）には近赤外光、例えば７８０ｎｍ近傍の波長の光が用いられており、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）には、赤色光、例えば６５０ｎｍ近傍の波長の光が用いられている。

一方、近年では、青紫光の短い波長の半導体レーザが開発されており、４００ｎｍ近傍のレーザ光が、光記録媒体の記録／再生用として、広く利用されている。

また、対物レンズに関しては、従来、ＣＤ用の対物レンズのＮＡは０．５未満であり、ＤＶＤ用の対物レンズのＮＡは０．６程度であったが、今後はさらにＮＡが増大する傾向にあり、ＮＡ０．７以上とすることが要求されている。

しかしながら、対物レンズのＮＡを増大し、照射光の短波長化が進むと、対物レンズを含む光学系の焦点深度の狭小化を招来することになる。このため、フォーカスサーボ精度の向上を図ることが必須となる。

また、対物レンズのＮＡが増大すると、その対物レンズと光ディスクの記録面との距離を小さく設定する必要があるため、光ディスクの面振れを小さくすることが必須となる。これは、始動時のフォーカスサーボを開始する直前に、対物レンズを含む光ピックアップと光ディスクとが接触してしまうような事態を回避するためである。

上述したような光ディスクメディアの背景から、特に、可撓性を有するシート（薄膜）に記録面が形成された構成の光ディスクの取扱いについて、高い安定性を具備する板状の安定化部材上で回転させることにより、ディスク面振れを抑制する技術の重要性が増してきている（特許文献１，２参照）。

特許文献１，２に開示されている光ディスク装置においては、ディスク回転開始時には、光ディスクを安定させる空気流が存在しない。これは、ディスク自身が回転することにより生じる空気の流れによって光ディスクの面振れを抑圧するからである。

このため、ディスク回転開始時と停止時にはディスク面振れを抑圧することが不十分となり、光ディスクは安定化部材と摺動するおそれがある。このため、光ディスクと安定化部材との間隙を可変できる構成として、過渡状態においては前記間隙を大きくし、光ディスクが高速回転しているときだけ、前記間隙を所定の近接状態にする制御を行うことが考えられる（特許文献３参照）。
特開平１０−３０８０５９号公報特開２００６−１０７６９８号公報特開昭５２−１３７３０３号公報

しかしながら、光ディスクと安定化部材との間隙を可変できる構成として、間隙を精密に可変にすることは機構の複雑化を招くという課題がある。

例えば、特許文献３に記載の構成は、光ディスクの回転始動時と停止時に空気流を発生させて、光ディスクを載置台から浮上させるようにしているが、空気流を発生させるためにファン，空気ポンプあるいは空気流通パイプなどを設置するものであるが、構造として複雑になる。

本発明は、前記従来の技術の課題を解決し、可撓性を有する薄型のディスクにおける回転開始時あるいは停止時の過渡状態のときに、簡素化された構造にてディスクと安定化部材との接触を防止することができるディスク装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、可撓性を有するディスクを駆動手段により回転させ、前記ディスクに対して空気力学的な力を作用させる安定化部材により前記ディスクの面振れを抑制して安定化させ、光ビームを前記ディスクに対して光スポットを照射することにより、前記ディスクに対する情報の記録および再生の少なくとも一方いずれかを行うディスク装置において、前記安定化部材を前記ディスクにおける少なくとも記録面を覆う板状とし、前記ディスクにおける回転開始時あるいは停止時の過渡状態のときに、前記安定化部材あるいは前記ディスクに対して変位することにより、前記ディスクに前記ディスクと前記安定化部材が接触しない隙間を形成させる空気流を作用させる空気流発生部材を備え、前記空気流発生部材は、前記安定化部材側に開口を有する箱形状であって、空気流通口を有し、前記安定化部材および前記ディスクの設置方向に対して上下動可能に配設され、かつ、前記上下動に応じて開閉する開閉弁を前記空気流通口に有し、
前記空気流発生部材と前記安定化部材との相対移動によって前記空気流を発生させることを特徴とし、この構成によって、空気流発生部材自体の上下動変位のみで、空気流を発生させるという簡素化された構成にて、例えばディスクを押圧したり、引き上げたりする力を作用することができ、これによりディスクに安定化部材とに接触しない隙間を形成させることができるため、ディスクにおける回転開始時あるいは停止時の過渡状態を安定化することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のディスク装置において、空気流発生部材が、該空気流発生部材のディスクへ近づく方向の変位により該ディスクを押圧する空気流を発生させることを特徴とし、この構成によって、ディスクを安定化部材から離れる方向へ押すように空気流を作用させることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載のディスク装置において、空気流発生部材が、該空気流発生部材のディスクから離れる方向の変位により該ディスクを引き寄せる空気流を発生させることを特徴とし、この構成によって、ディスクを安定化部材から離れる方向へ引き寄せるように空気流を作用させることができる。

請求項４に記載の発明、請求項１または２記載のディスク装置において、安定化部材に通孔を形成し、安定化部材における少なくとも通孔を覆い、かつ内部に空間部を有する空気流発生部材を備え、該空気流発生部材を変位させて、該変位により空間部の空気を安定化部材の通孔からディスク方向へ送り出し、ディスクと安定化部材とが接触しない隙間を形成させることを特徴とし、この構成によって、安定化部材がディスクと空気流発生部材との間に存在しても、ディスクに対して前記のような空気流を作用させることができる。

請求項１〜４のディスク装置は何れも、上記の如く、空気流発生部材を安定化部材側に開口を有する箱形状とし、かつ該空気流発生部材を安定化部材およびディスクの設置方向に対して上下動可能に配設したので、空気流発生部材を極めて簡単な構造のものとすることができる。

なお、参考技術として、空気流発生部材を蛇腹構造とし、かつ該空気流発生部材を安定化部材およびディスクの設置方向に対して圧縮変形可能に配設することも考えられる。

また、請求項１〜４のディスク装置は何れも、上記の如く、空気流発生部材に空気流通口を設け、該空気流通口に開閉弁を設けたことを特徴としており、必要時のみ空気流の供給がなされ、塵埃などの侵入などによる不具合の発生を未然に防止することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載のディスク装置において、空気流発生部材と安定化部材との間隙部分に気密保持部材を設けたことを特徴とし、この構成によって、空気流の無駄な流出を防止することができる。

請求項６に記載の発明は、請求項１〜５いずれか１項記載のディスク装置において、空気流発生部材にディスクに過剰な空気流圧が加わることを防止する空気逃し孔を設けたことを特徴とし、この構成によって、空気流圧を安定させることにより空気流によるディスクへの悪影響を防ぐことができる。

本発明によれば、従来のようなファン，空気ポンプなどの空気流出機器を使用することなく、空気流発生部材自体の上下移動の変位のみで、空気流を発生させるという簡素化された構成にて、可撓性を有する薄型のディスクを押圧したり、引き上げたりする力を生成し、ディスクが安定化部材に接触しない隙間を形成させることにより、ディスクにおける回転開始時あるいは停止時の過渡状態を安定化することができる。よって、薄型のディスクの過渡状態におけるばたつきによる損傷の防止、あるいは制御の引き込みが迅速に行われるなど、良好にディスクに対して信頼性のある記録／再生動作が行われる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
図１（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態１を説明するためのディスク装置の概略構成と動作を説明するための構成図であって、１は可撓性を有するディスクである光ディスク、２は光ディスク１の回転中心を保持するハブ、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、光ディスク１の径方向に移動して、光ビームを集光させて光スポットＳとして光ディスク１の記録面を照射し、光ディスク１に対する光走査を行う光ピックアップ、５は、光ディスク１の記録面とは反対面に対向設置され、光ディスク１の高速回転時に光ディスク１に対して空気力学的な力を作用させてディスク面振れを抑制する平面板状（湾曲板状であってもよい）の安定化部材であって、中央部分に空気流が通る通孔５ａが形成されている。

６は記録／再生部であって、光ピックアップ４に対して記録する情報に係るデータを出力したり、光ピックアップ４にて検知した光ディスク１からの反射光における光学変化の信号を受けて、再生信号を出力する。７は、スピンドルモータ３の回転数をコントロールする回転制御部であって、本例では、回転制御部７により記録／再生時の光ディスク１の定常回転速度は１５０００ｒｐｍに設定される。８は本装置の各部をコントロールするＣＰＵ（中央演算処理ユニット）である。

９は、空気流発生部材である下方が開放された内部に空間部を有する箱状部材であって、この箱状部材９の中央部分には、開閉弁であるリーフ弁１０が設けられた空気流通口９ａが形成されている。１１は、ＣＰＵ８のコントロールを受けて、箱状部材９を後述するタイミングで変位させる空気流発生駆動部である。

１２は箱状部材９の内側壁と安定化部材５の外周側部との間の間隙に介在するように設けられた気密保持部材としてのＯリングである。１３は、箱状部材９の側壁に内部と外部とを連通させた空気逃し孔である。

図１に示すように、本例では、箱状部材９の空気流通口９ａと、安定化部材５の通孔５ａと、光ディスク１の回転中心を保持するハブ２は略同一中心軸上に配設されている。

次に、前記構成の実施形態１の動作について説明する。

図１（ａ）は光ディスク１における回転開始前あるいは停止時の待機状態を示しており、スピンドルモータ３の回転が停止し、箱状部材９が安定化部材５の上部および外周側部を覆い、箱状部材９の空気流通口９ａがリーフ弁１０で閉鎖され、箱状部材９の内部空間が気密状態になっている。

ここで本実施形態では、記録／再生時の光ディスク１の回転速度は定常の約１５０００ｒｐｍに設定され、光ディスク１は安定化部材５の作用を受けて面振れが抑制された安定状態（面振れ１μｍ_Ｐ−Ｐ〜１０μｍ_Ｐ−Ｐ）になる。また、光ディスク１と安定化部材５の間隙（安定化部材５の表面と、これに対向する光ディスク１表面との距離）Ｃｂｄは、例えば約０．１〜０．２ｍｍ付近の値に設定する。

ところが、光ディスク１における回転開始時あるいは停止時の過渡状態、すなわち、回転始動時における安定状態への過渡状態、あるいは回転停止時における安定状態からの過渡状態では、当然、光ディスク１の回転速度は定常回転数の１５０００ｒｐｍに達していないか、定常回転数から小さくなる。

回転速度が４０００ｒｐｍ未満の過渡状態では安定状態から外れて、図２に示すように、光ディスク１の回転軸方向の変位（光ディスク１と安定化部材５のギャップ）が大きく変動する。この変動により、光ディスク１と安定化部材５とが接触したり、損傷を発生したりすることがある。

そこで、本実施形態では、前記過渡状態期間において、図示しないモータおよび駆動機構などにより箱状部材９を下降（変位）させ、空気流を発生させることにより光ディスク１を安定化部材５から離すようにしている。

すなわち、図１（ｂ）に示すように、回転開始時あるいは停止時には箱状部材９を下降させ、箱状部材９の内部空間における空気を安定化部材５の通孔５ａから流出させ、矢印で示す空気流の圧力にて光ディスク１を押圧して、安定化部材５から離すようにし、両者の接触を防止している。このとき、箱状部材９の下端内壁部は光ディスク１の外周端に近接して触れない。よって、箱状部材９の下降は回転する光ディスク１には干渉しない。

また、図１（ｂ）に示す箱状部材９の下降時においては、安定化部材５と光ディスク１の間を流れる空気流をスムーズに外側に逃がすことが望ましい。この空気流の流路を確保するため、本実施形態では空気逃し孔１３を設けている。

前記過渡状態からディスク回転数が略３０００〜４０００ｒｐｍ以上になれば、光ディスク１は安定化部材５にならって安定して回転することになるため、この時点まで箱状部材９を上昇させる。このようにすることにより、過渡状態から安定状態になるまで、光ディスク１と安定化部材５とが接触することはなくなる。

箱状部材９の上下動ストロークとディスク回転速度との制御タイミングチャートを図３に示す。図３の左側の領域が回転開始時のタイミングを示している。

そして、例えば、図３の中央部の領域に示すように、ディスク回転速度が４０００ｒｐｍから定常状態である１５０００ｒｐｍになる過程において、箱状部材９を上昇させて、図１（ａ）に示す待機位置にまで戻し、光ピックアップ４による所定の記録／再生動作を行う。なお、ここで、箱状部材９を上昇させなくても問題はなく、停止状態にするための後述する動作の前に完了できていればよい。

また、停止状態になるときには、ディスク回転数が４０００ｒｐｍから停止状態になるまでの過渡状態を経る。このときにも、図１（ｂ）にて説明したと同様に箱状部材９を下降させ、図３の右側の流域に示すように、空気流の圧力にて光ディスク１を押圧して安定化部材５から離し、両者の接触を防止するようにする。停止後には、箱状部材９は図１（ａ）に示す待機状態に戻す。

なお、空気流発生部材として箱状部材９を使用した例を説明したが、図４に示すように、前記構成の安定化部材５における通孔５ａの周部を覆い、上部にリーフ弁１０を設けたベローズ（蛇腹）部材１５を設ける構成にすることも考えられる。

この場合、ベローズ部材１５を上下圧縮変形（変位）させることにより、内部空間の空気を安定化部材５の通孔５ａから流出させ、矢印で示す空気流の圧力にて光ディスク１を押圧して、安定化部材５から離し、両者の接触を防止することができる。また、ベローズ部材１０の変位駆動については、前記箱状部材９に対する図３に示すタイミングチャートと同様に実行すればよい。

（実施形態２）
図５は本発明の実施形態２を説明するためのディスク装置の概略構成図である。なお、図１にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

図５において、光ディスク１が安定化部材５の上方にて、スピンドルモータ３のハブ２に保持され、光ピックアップ４を箱状部材９の内部空間に設置し、箱状部材９の中央部に空気流通口９ａを設け、かつ上側に開閉弁であるリーフ弁１０を設けた構成になっている。光ピックアップ４の設置位置は種々考えられ、本構成例に限定されない。

実施形態２の安定化部材５の中央部には、スピンドルモータ３のスピンドル３ａおよびハブ２が箱状部材９の内部空間に突出することを可能にする貫通孔５ｂが設けられている。

実施形態１において、空気流発生部材である箱状部材９にて発生させる空気流は、光ディスク１を上方から押圧する力を発生するものであったが、実施形態２では、箱状部材９を、光ディスク１から離れる方向へ上方移動させる際、内部空間へ外部空気を矢印にて示すように吸い込むようにして、光ディスク１を下方から押し上げるような力を作用させることにより、光ディスク１を安定化部材５から離すように構成にしている。

実施形態２の箱状部材９を、光ディスク１における回転開始時あるいは停止時の過渡状態において駆動して、吸い込み方向の圧力が生じる空気流を発生させることにより、光ディスク１を安定化部材５から離し、両者の接触による不具合の発生を防止することが可能になる。

（実施形態３）
図６は本発明の実施形態３を説明するためのディスク装置の概略構成図である。図１にて説明した部材に対応する部材には同一符号を付して詳しい説明は省略する。

実施形態３では、図１に示す実施形態１と同様の構成をなすディスク装置を筺体２０内に設置し、駆動要部に対する気密性を向上させるようにしている。また、本実施形態３では、安定化部材５として光ディスク１に対向する面を湾曲板状にしたものを採用している。

（実施例）
本発明の実施例にて、より具体的に説明する。本例では、基本的構成が図１に示す実施形態１の構成であるものについて説明する。

本実施例における光ディスク１は、ディスク基板が直径１２０ｍｍ，厚さ１４０μｍのポリカーボネイト製シートを用い、該シートに、熱転写でスタンパのピッチ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１２０ｎｍ／（ＺｒＯ_２−Ｙ_２Ｏ_３）−ＳｉＯ_２７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ１０ｎｍ／ＺｎＳ−ＳｉＯ_２２５ｎｍ／Ｓｉ_３Ｎ_４１０ｎｍの順番に情報記録を成膜形成したものを用いた。さらに、前記情報記録領域は内周直径５０ｍｍから外周直径１１０ｍｍまで（半径２５ｍｍ〜５５ｍｍ）の範囲に設定し、その後、ＵＶ樹脂をスピンコートし、紫外線照射で硬化させて厚さ１０μｍの透明保護膜を形成したものである。また、逆側の面には１０μｍ厚のハードコートを施した。

安定化部材５は、直径１２１ｍｍ，厚さ１０ｍｍの円板状のものとし、また、箱状部材９は内径１２２ｍｍ，外径１３０ｍｍであり、中央の空気流通口９ａが直径５ｍｍでリーフ弁１０が配設されているものとした。

また、箱状部材９の上下移動ストロークは０．１秒で１０ｍｍに設定し、光ディスク１と安定化部材５間の間隙Ｃｂｄは０．１ｍｍに設定した。

前記構成の実施例にて、図３に示すように設定されたタイミングチャートの制御タイミングで、回転制御部７および空気流発生駆動部１１を駆動し、光ディスク１の回転速度と箱状部材９の上下ストロークとをコントロールして光ディスク１と安定化部材５との状態を観察する実験を行った。

すなわち、停止状態から光ディスク１を４０００ｒｐｍまで加速後、１５０００ｒｐｍの定常回転速度で駆動し、その後、４０００ｒｐｍまで減速し、その後、さらに減速して停止させた。この際、停止状態から４０００ｒｐｍ間での加速時、および４０００ｒｐｍから停止状態までの減速時の過渡状態において、その回転速度に対応するように箱状部材９を上下動させ、この間の光ディスク１と安定化部材５との接触，損傷発生状態を観察したところ、接触および損傷が発生しないことを確認することができた。

なお、本発明は、前記各実施形態，実施例の構成に限定されず、装置の仕様、あるいは光ディスクの構成などによって選択して適用される。

本発明は、高速，大容量が図れる可撓性を有しかつ薄型の光ディスクを使用するディスク装置におけるディスクの回転始動時、あるいは停止時における過渡状態の光ディスクの状態を安定化させることができるため、薄型の光ディスクの記録および／または再生に用いられる光ピックアップ，光ヘッドの駆動において、その信頼性，耐久性を向上させるために実施して有効である。

（ａ），（ｂ）は本発明の実施形態１を説明するためのディスク装置の概略構成と動作を説明するための構成図本実施形態に係るディスク回転速度と、ディスク−安定化部材間における間隙Ｃｂｄの変動との関連を示す説明図本実施形態におけるディスク回転数と、空気流発生部材（箱状部材）の上下ストローとの制御タイミングを示すタイミングチャート実施形態１における空気流発生部材の変形例（参考例）の要部を示す構成図本発明の実施形態２を説明するためのディスク装置の概略構成図本発明の実施形態３を説明するためのディスク装置の概略構成図

符号の説明

１光ディスク
３スピンドルモータ
４光ピックアップ
５安定化部材
５ａ通孔
６記録／再生部
７回転制御部
８ＣＰＵ（中央演算処理ユニット）
９箱状部材
９ａ空気流通孔
１１空気流発生駆動部
１２Ｏリング
１３空気逃し孔
１５ベローズ部材

Claims

可撓性を有するディスクを駆動手段により回転させ、前記ディスクに対して空気力学的な力を作用させる安定化部材により前記ディスクの面振れを抑制して安定化させ、光ビームを前記ディスクに対して光スポットを照射することにより、前記ディスクに対する情報の記録および再生の少なくとも一方いずれかを行うディスク装置において、
前記安定化部材を前記ディスクにおける少なくとも記録面を覆う板状とし、前記ディスクにおける回転開始時あるいは停止時の過渡状態のときに、前記安定化部材あるいは前記ディスクに対して変位することにより、前記ディスクに前記ディスクと前記安定化部材が接触しない隙間を形成させる空気流を作用させる空気流発生部材を備え、
前記空気流発生部材は、前記安定化部材側に開口を有する箱形状であって、空気流通口を有し、前記安定化部材および前記ディスクの設置方向に対して上下動可能に配設され、かつ、前記上下動に応じて開閉する開閉弁を前記空気流通口に有し、
前記空気流発生部材と前記安定化部材との相対移動によって前記空気流を発生させることを特徴とするディスク装置。
前記空気流発生部材が、該空気流発生部材の前記ディスクへ近づく方向の変位により該ディスクを押圧する空気流を発生させることを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
前記空気流発生部材が、該空気流発生部材の前記ディスクから離れる方向の変位により該ディスクを引き寄せる空気流を発生させることを特徴とする請求項１記載のディスク装置。
前記安定化部材に通孔を形成し、前記安定化部材における少なくとも前記通孔を覆い、かつ内部に空間部を有する空気流発生部材を備え、該空気流発生部材を変位させて、該変位により前記空間部の空気を前記安定化部材の前記通孔から前記ディスク方向へ送り出し、前記ディスクと前記安定化部材とが接触しない隙間を形成させることを特徴とする請求項１または２記載のディスク装置。
前記空気流発生部材と前記安定化部材との間隙部分に気密保持部材を設けたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のディスク装置。
前記空気流発生部材に前記ディスクに過剰な空気流圧が加わることを防止する空気逃し孔を設けたことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項記載のディスク装置。