記録／再生装置およびその駆動方法ならびにディスクカートリッジ
【課題】平板状の安定化板の安定化効果を確実に引き出し、低速回転域から高速回転域までの広い速度範囲において、可撓性を有する記録ディスク全面の安定化を可能にする。
【解決手段】光ディスク１の面振れを空気力学的に抑制する平面状の安定化板３０と、スピンドルモータ３が固定され、上下動することによってスピンドル３ａのディスク回転軸方向の位置を調整するための移動ステージ４０とを具備し、移動ステージ４０により、スピンドル３ａと安定化板３０とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化板３０を光ディスク１に対して適正に作用させて、光ディスク１の面振れを安定化させる。
【解決手段】光ディスク１の面振れを空気力学的に抑制する平面状の安定化板３０と、スピンドルモータ３が固定され、上下動することによってスピンドル３ａのディスク回転軸方向の位置を調整するための移動ステージ４０とを具備し、移動ステージ４０により、スピンドル３ａと安定化板３０とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化板３０を光ディスク１に対して適正に作用させて、光ディスク１の面振れを安定化させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する記録ディスクに対して記録および／または再生処理を行う記録／再生装置とその駆動方法、および記録ディスクを収納するディスクカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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情報記録媒体に求められている。例えば、光ディスクの分野においては、記録／再生のために光ディスクに集光される光スポット径を小さくすることが、高密度化のための基本的な方法の一つに挙げられる（以下、光ディスクを代表として説明するが、本発明が対象とする記録／再生装置に用いられる記録ディスクは、相変化メモリ，光磁気メモリ，ホログラムメモリなどのディスク状の記録ディスクで活用するものすべてを対象にし、特に光ディスクに限定するものではない）。
【０００３】
このため、光ディスクの高密度化においては、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。
【０００４】
また、対物レンズについては、ＣＤ用はＮＡ０．５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。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。このように、ディスク面振れが大きいと、高密度記録における大きな障害となる。これは、光ディスクに限らず、ディスク媒体を回転させて記録再生を行う記録媒体において共通の課題である。
【０００６】
この対策のため、特許文献１あるいは非特許文献１には、空気力学的作用力を利用して光ディスクにおける面ぶれを安定化させるため、安定化部材に対向させて可撓性を有する光ディスクを回転させる構成の記録／再生装置、あるいは可撓性を有する光ディスクの構成などについての記載がある。
【特許文献１】特開平１０−３０８０５９号公報
【非特許文献１】「オプティカル・リードアウト・オブ・ビデオディスク」 アイイーイーイー・トランザクション・オン・コンシューマー・エレクトロニクス（“ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＡＤＯＵＴ ＯＦ ＶＩＤＥＯＤＩＳＣ”，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＣＯＮＳＵＭＥＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ），１９７６年１１月、Ｐ．３０４−３０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記課題を解決するための方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、安定化板をディスク面に対向させて安定化する方法が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法において、ディスク面を安定化するための要件は、平面状の安定化板をディスクに対して略平行な位置に配置することに限られ、その他の動作条件の記述は一切ない。この構成のみではディスク面を全面に渡って確実に安定化することは不可能である。
【０００８】
例えば、後で詳述するが、平面状の安定化板を用いてディスク全面を安定化させるためには、「ディスクと安定化板間の距離」と「ディスク回転数」の関係が最も重要であることを本発明者らは見出したが、このことに付いては特許文献１には何ら記載がない。
【０００９】
また、非特許文献１にあるように、サドルプレートと呼ぶ安定化板を用いて、ディスク回転時に発生する負圧力によってディスクを湾曲させ、かつ、U-shaped stabilizerなる２つの安定化部材から構成される部材により形成した狭いギャップにディスクを挟むようにして回転させることにより、U-shaped stabilizerで挟んだ特定領域のディスク面振れを選択的に安定化する方法がある。
【００１０】
しかしながら、この方法においては、ディスク回転数が高速なるとサドルプレートによって発生する負圧がディスク回転の遠心力による張力に負けて、ディスクを所望の湾曲形状にすることができなくなり、U-shaped stabilizerで挟んだ領域におけるディスク面振れも増大してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、前記課題を解決し、平板状の安定化板の安定化効果を確実に引き出し、低速回転域から高速回転域までの広い速度範囲において、可撓性を有する記録ディスク全面を安定化できる構成の記録／再生装置およびその駆動方法、ならびにディスクカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、可撓性を有する記録ディスクをスピンドルに固定して回転させ、空気力学的な力を作用させる安定化板により、前記可撓性を有する記録ディスクのディスク面振れを抑制して安定化させ、記録／再生ヘッドの走査により前記記録ディスクに情報の記録および／または再生を行う記録／再生装置において、前記安定化板を少なくとも前記記録ディスクの記録領域を覆う平板状とし、前記スピンドルと前記安定化板間のディスク回転軸方向における相対距離を調整する位置調整手段を備えたことを特徴とし、この構成によって、平板状の安定化板による記録ディスクの安定化において最も重要な条件の一つである「ディスクと安定化板間の距離」を制御することにより、ディスク全面を安定化するための条件設定を行うことが実現でき、平板状の安定化板による記録ディスクの安定化を行うことが可能となる。特に、位置調整手段によって、ディスク回転数を変えた場合にも常に適正な安定化条件を選択できるようになり、低速から高速までの広い回転速度域においてディスク面の安定化を実現することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の記録／再生装置において、スピンドルに、位置調整手段を設けたことを特徴とし、この構成によって、記録ディスクを固定するスピンドルの位置を調整することにより「ディスクと安定化板間の距離」を適正に設定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の記録／再生装置において、安定化板に、位置調整手段を設けたことを特徴とし、この構成によって、安定化板の位置を調整することにより「ディスクと安定化板間の距離」を直接的かつ適正に設定することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の記録／再生装置において、記録ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角を検出するチルト検出手段を備えたことを特徴とし、平板状の安定化板を用いた記録ディスクの安定化構造では、適正な安定化条件でチルト角が零近傍となり、また適正な範囲を外れると増大する。この関係から前記チルト角を検出することにより記録ディスクの安定化状態を判断することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の記録／再生装置に用いられる駆動方法であって、ディスク回転数に対するスピンドルと安定化板間のディスク回転軸方向における相対位置の調整パターンを記憶し、記録および／または再生時のディスク回転数に応じて、前記相対位置を調整することを特徴とし、この方法によって、ディスク回転数を変えた場合にも、「ディスクと安定化板間の距離」を常に適正な位置に保つことが可能となる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の記録／再生装置の駆動方法において、記録ディスクの構成を変化させた場合の調整パターンを複数記憶し、使用される記録ディスクの構成に応じて前記調整パターンを選択することを特徴とし、この方法によって、例えばディスク基材を変えた場合、または記録膜等の形成層の仕様を変えた場合、あるいは保護膜の仕様を変えた場合など、ディスクの機械特性に関わる仕様変更を行った場合にも、「ディスクと安定化板間の距離」を適正な値に設定することが可能となる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項５記載の記録／再生装置の駆動方法において、記録ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角を検出するチルト検出手段を備え、検出されたチルト角が零近傍となるように相対位置を調整することを特徴とし、この方法によって、平板状の安定化板による記録ディスクの安定化条件を適正値に調整することができる。特に、この調整方法を用いれば、事前に「ディスクと安定化板間の距離」に関する基準を設定して、その値を数値管理せずとも、安定化板によるディスクの適正な安定化を実現することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項７記載の記録／再生装置の駆動方法において、チルト角の最大値を−０．１ｄｅｇ以上＋０．１ｄｅｇ以下に調整することを特徴とし、この方法によって、ディスク全面のディスク面振れを２０μｍ以下に調整することが実現する。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、可撓性を有する記録ディスクをスピンドルに固定して回転させ、空気力学的な力を作用させる安定化板により、前記可撓性を有する記録ディスクのディスク面振れを抑制して安定化させ、記録／再生ヘッドの走査により前記記録ディスクに情報の記録および／または再生を行い、前記スピンドルと前記安定化板間のディスク回転軸方向における相対距離を調整する位置調整手段を備えた記録／再生装置に装填され、前記記録ディスクを収納するディスクカートリッジであって、前記安定化板を、少なくとも前記記録ディスクの記録領域を覆う平板状とし、カートリッジ内壁に設置したことを特徴とし、この構成によって、記録／再生装置においてディスクカートリッジを用いて記録／再生を行う場合においても、前記の平板状の安定化板による記録ディスクの安定化効果を奏することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明に係る記録／再生装置、その駆動方法、およびディスクカートリッジによれば、低速回転域から高速回転域までの広い速度範囲において、平板状の安定化板による安定化効果を確実に引き出し、可撓性を有する記録ディスク全面の安定化を実現できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る記録／再生装置の実施形態１を説明するための要部の概略図であって、（ａ）は非動作時の状態を示し、（ｂ）は動作時の状態を示している。
【００２４】
図１において、１は可撓性を有する記録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（中央）部分に装着された光ディスク１を回転させるために保持する一方の保持部材であるハブ、３は光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータ、３ａはスピンドルモータ３の回転出力軸であるスピンドル、４は、光ディスク１の半径方向に移動して光ディスク１に対して光ビームを集光させて、情報の記録および／または再生処理を行うため光ディスク１に対して光走査を行う記録／再生手段である光ピックアップ、５は光ディスク１をスピンドル３ａに対して固定するためのスピンドルチャック、１０は装置本体の筐体である。
【００２５】
また、３０はディスク面振れを抑制するための平面状の安定化板、４０は、スピンドルモータ３が固定され、上下動することによってスピンドル３ａのディスク回転軸方向の位置を調整するための移動ステージ、４２は、安定化板３０を装置内に固定し、ディスク回転軸方向の安定化板３０の位置を設定する支持部材である。
【００２６】
なお、例えばピックアップの走査機構などの本発明に直接関わらない記録／再生装置の要素に関しては図示していない。
【００２７】
図１（ａ）に示す非動作状態において、スピンドルモータ３を始動させてスピンドル３ａを回転させることによって、中心部がスピンドル３ａに固定されている光ディスク１が回転する。光ディスク１の回転により生じる光ディスク１と安定化板３０間の空気力学的作用力により、光ディスク１が、図１（ｂ）に示すように、安定化板３０側に引かれるようになり、光ディスク１における主要面が半径方向において概略直線状となると共に、同部位でのディスク面振れが低減する。よって、光ディスク１における少なくとも光ピックアップ４による記録／再生位置付近の光ディスクの面ぶれが抑制され、良好な記録／再生が行われることになる。
【００２８】
さらに、実施形態１では、スピンドルモータ３にディスク回転軸方向の位置制御手段である移動ステージ４０を設けて、スピンドル３ａと安定化板３０とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化板３０を光ディスク１に対して適正に作用させて、光ディスク１の面振れを安定化（面振れの抑制）させるようにしている。
【００２９】
図２は本発明に係る記録／再生装置の実施形態２を説明するための要部の概略図であって、（ａ）は非動作時の状態を示し、（ｂ）は動作時の状態を示している。なお、以下の説明において、既に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。
【００３０】
図２において、４３は、安定化板３０が固定され、上下動することによって安定化板３０のディスク回転軸方向の位置を調整するための移動ステージ、４５は、スピンドルモータ３を装置内に固定し、ディスク回転軸方向のスピンドル３ａの位置を固定的に設定している支持部材である。
【００３１】
実施形態２では、安定化板３０におけるディスク回転軸方向の位置制御手段である移動ステージ４３を設けて、スピンドル３ａと安定化板３０とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化板３０を光ディスク１に対して適正に作用させて、実施形態１と同様に光ディスク１の面振れを安定化させるようにしている。
【００３２】
図３は本発明に係る記録／再生装置の実施形態３を説明するための要部の概略図であって、（ａ）は非動作時の状態を示し、（ｂ）は動作時の状態を示している。
【００３３】
図３において、２０は光ディスク１を収納するディスクカートリッジ、２１は光ディスク１のディスクカートリッジ２０内における位置が略中心にあるように導くためのガイド部材、２２は光ピックアップ４をディスクカートリッジ２０内に対して出入りすることを可能にするスロット部、２３は光ディスク１の面振れを安定化させるための安定化板としての安定化平面（本例ではカートリッジ内底面）、４６は、ディスクカートリッジ２０を装置内に保持固定し、ディスクカートリッジ２０におけるディスク回転軸方向の位置を設定することにより、安定化平面２３のディスク回転軸方向の位置を設定する支持部材である。
【００３４】
実施形態３では、安定化平面２３をディスクカートリッジ２０内に具備する構成であり、スピンドルモータ３にディスク回転軸方向の位置制御手段である移動ステージ４０を設けて、スピンドル３ａと安定化平面２３とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化平面２３を光ディスク１に対して適正に作用させて、実施形態１，２と同様に光ディスク１の面振れを安定化させるようにしている。
【００３５】
図４は本発明に係る記録／再生装置の実施形態３を説明するための要部の概略図であって、（ａ）は非動作時の状態を示し、（ｂ）は動作時の状態を示している。
【００３６】
図４において、４７は、ディスクカートリッジ２０を保持固定し、ディスクカートリッジ２０におけるディスク回転軸方向の位置を調整することにより、安定化平面２３のディスク回転軸方向位置を調整するための位置制御手段としての移動ステージである。
【００３７】
実施形態４では、安定化平面２３をディスクカートリッジ２０内に具備する構成であり、ディスクカートリッジ２０におけるディスク回転軸方向の位置の制御により、安定化平面２３におけるディスク回転軸方向の位置を調整して、スピンドル３ａと安定化平面２３とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化板２３を光ディスクに対して適正に作用させて、実施形態１〜３と同様に光ディスク１の面振れを安定化させるようにしている。
【００３８】
次に、各実施形態の動作について説明する。
【００３９】
前記各実施形態における基本動作である、回転する記録ディスクに対して平面上の安定化板（安定化平面）により空気力学的な力を作用させた場合の現象に関して、各種実験を行い考察を行ったところ、「ディスクと安定化板の距離」および「ディスク回転数」と、ディスク面の安定性とには特定の関係があり、この関係を適正に調整することがディスクの空気安定化において非常に重要であることを見出した。
【００４０】
なお、既述した「ディスクと安定化板の距離」とは、図５のディスク中心周辺の概略図に示すように、安定化板３０側の光ディスク１表面の位置(ハブにより挟んでディスクを固定した場合にはハブとディスクの接触面の位置、またハブを使用せずスピンドルチャックにディスクを直接固定した場合にはスピンドルとディスクの接触面の位置）と、安定化板３０の表面位置間の隙間Ｃｂｄのことである。
【００４１】
以下、「ディスクと安定化板の距離Ｃｂｄ」と「ディスク回転数Ｓｒ」の関係を適正に調整することの重要性に関して、鋭意検討した実験データに基づいて説明する。
【００４２】
発明者らが鋭意検討したことにより見出した重要なポイントの一つは、ディスクの安定化を図るための「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」が特定の範囲に限られる点である。この結果の一例を図６に示す。図６は「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を変えた場合のディスク半径方向に渡る面振れ安定性の変化を示したものである。
【００４３】
面振れ安定性は「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」が０.４ｍｍ付近を境に著しく変化しており、０.５ｍｍにおいてはディスク外周部での面振れが１００μｍを超える値となっている。これは特定回転数（６０００ｒｐｍ）における一例であるが、「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」に面振れ安定性が極端に変化する変曲点が存在するのは、ディスク回転数を変えた場合にも略共通であった。
【００４４】
図６を見ると分るが、この変曲点を超えた場合に面振れ安定性の劣化はディスク外周部から始まっている。安定化板から離れるほど安定化板によってディスクに作用する吸引力が小さくなることは、物理現象として容易に予想されることであり、「ディスクと安定化板の距離Ｃｂｄ」を大きくした場合に、面振れ安定性が悪くなる現象は、安定化板の作用力範囲に限界があることにより説明することができる。しかしながら、発明者らが鋭意検討した結果、見出した最も重要な点は、この現象が特定の「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を境に極端に変化することである。
【００４５】
さらに、発明者らが見出した二つ目のポイントについて、以下に説明する。
【００４６】
面振れ安定性が急激に変化する「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」の値(以下、Ｃｂｄｍａｘと記す）は特定のカーブを描いた。具体的には、ディスク回転数により変化し、低回転域ではディスク回転数の増大に伴って増大する現象、高回転域ではディスク回転数の増大に伴って減少する現象を示した。
【００４７】
前記カーブの概略を図７に示す。図７は横軸にディスク回転数、縦軸に「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」をとり、安定化板によりディスクを安定化できる「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」の範囲を示したものである。
【００４８】
低速回転域でＣｂｄｍａｘが増大する現象は、ディスク回転数の増大に伴ってディスク表面近傍に発生する気流の流速が増大することにより、安定化板による作用力が増大しているためと考えられる。また、高速回転域においてＣｂｄｍａｘが減少する現象は、ディスク回転数の増大に伴ってディスク面のディスク回転軸方向の振動が増大し、これを抑制するために、より大きな安定化板の作用力が必要になることから「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を狭くして安定化板の作用力を大きくしなければ、ディスク面振れを十分に抑制できなくなるための生じているものと推察される。
【００４９】
発明者らが鋭意検討して見出した二つ目のポイントは、前述した「Ｃｂｄｍａｘがディスク回転数低回転域と高回転域とで異なる挙動を示し、ディスク回転数に対して特定のプロファイルを示す」ことにある。
【００５０】
発明者らは、前記Ｃｂｄｍａｘが、低速回転域においてはＣｂｄｍａｘ＝０.０００１５Ｓｒ＋β、高速回転域においてはＣｂｄｍａｘ＝Ａ／Ｓｒ＋αで表されることを見出した。
【００５１】
なお、低速回転域における現象は複雑で、ディスクチャック時の微妙なディスク歪みなどの影響を受けてＣｂｄｍａｘはばらついたが、前記の式はこのばらつきを考慮したものであり、この式で表されるＣｂｄｍａｘ以下であれば、ディスク面を適正に安定化することができた。
【００５２】
ここで、Ａ，α、およびβは任意定数である。Ａは主にディスク基材によって決定される定数であって、略（１Ｅ３）台の値を取り、ヤング率の大きなディスク基材に対しては小さな値を取る傾向があった。例えば、ヤング率が略２.５ＧＰａのポリカーボネイトではＡの値は３５００前後の値となり、またヤング率が略５.５ＧＰａのポリエチレンテレフタレートでは２５００前後の値となった。
【００５３】
また、αは主にディスク基材の膜厚によって決定される定数であって、略（１Ｅ−１）台の値を取り、膜厚が厚いほど大きい値となる傾向があった。例えば、ディスク基材にポリカーボネイトを用いた場合には、αは−０.１前後の値となり、ディスク膜厚により変化した。
【００５４】
また、βは主に記録ディスクの平坦性に関連した定数であって、略（１Ｅ−１）台の値を取り、ディスクの歪みが大きくなると小さくなる傾向があった。例えば、ディスク基材にポリカーボネイトを用いた場合には、βは＋０.３前後の値を取り、ディスクの歪みが大きくなるほど小さくなった。
【００５５】
一方、図７にも示すように、「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を小さくする側にもディスク面の安定化を図るための下限値Ｃｂｄｍｉｎが存在した。この下限値Ｃｂｄｍｉｎは、ディスクと安定化板が接触・摺動現象により制限された。「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を小さくし過ぎるとディスクと安定化板が接触・摺動して、記録／再生装置の駆動に適さなくなることは容易に予想されることであるが、重要なことは、ＣｂｄｍｉｎもＣｂｄｍａｘと同様にディスク回転数により変化する点であった。Ｃｂｄｍｉｎは低速回転域ではディスク回転数が増大すると減少し、その後、一定値となった。この「Ｃｂｄｍｉｎがディスク回転数に対して特定のプロファイルを示す」ことが発明者らが鋭意検討した結果、見出した三つ目のポイントである。
【００５６】
さらに、発明者らは、このＣｂｄｍｉｎが低速回転域においてはＣｂｄｍｉｎ＝γｅｘｐ（−０.０００４Ｓｒ）、高速回転域においてはＣｂｄｍｉｎ＝ηで表されることを見出した。γは前記βと同様に、主に記録ディスクの平坦性に関連した定数である。γは略（１Ｅ−１）台の値を取り、ディスクの歪みが大きくなると大きくなる傾向があった。例えば、ディスク基材にポリカーボネイトを用いた場合には、γは＋０.２５前後の値を取り、ディスクの歪みが大きくなるほど大きくなった。
【００５７】
ηもβ，γと同様に、主に記録ディスクの平坦性に関連した定数であり、記録ディスクの歪みが大きくなると大きくなった。なお、現実的には、よほど平坦性の損なわれた歪みの大きな記録ディスクでない限り、ηは略＋０.０５近傍の固定値をとり、実用的にはこの値がηの代表値であった。ηが大きな、すなわちディスク歪みが大きな記録ディスクは、平板状の安定化板によるディスク安定化には供せず、実用的には、歪みの小さいディスクを使用することが肝要であった。
【００５８】
前述した３つのポイントにより、平板状の安定板によりディスクを安定化するための特定の条件域が決定され、この限定範囲内に条件を調整することによりディスクの安定化が実現できた。その範囲は、前述の関係から、Ｃｂｄ≦Ａ／Ｓｒ＋α，Ｃｂｄ≦０.０００１５Ｓｒ＋β，Ｃｂｄ≧γｅｘｐ（−０.０００４Ｓｒ），Ｃｂｄ≧ηで表される不等式により特定された。前述したようにＡ，α，β，γ，ηはディスク基材，厚み、および歪みなどのディスク仕様により決定される任意定数である。
【００５９】
なお、ディスク回転数の上限値は、基本的に前記不等式により限定されるが、実用的には、スピンドルモータ３の回転数限界Ｓｒｍａｘによって決められるＳｒ≦Ｓｒｍａｘの制限範囲も考慮する必要があり、ディスク仕様によっては、この範囲が安定化条件の制限範囲となる場合があった。図７では、ディスク回転数上限がスピンドルモータ３の限界回転数により制限される場合を示した。
【００６０】
以上説明したように、平板状の安定板によりディスクを安定化するためには、図７に示す特定の条件域が非常に重要である。これらの点を考慮し、この特定条件域でディスク安定化を行うための装置構成，駆動方法、およびディスクカートリッジの構成について考察した。
【００６１】
そして、前記特定条件域で記録／再生駆動するための装置構成を具体化したのが、実施形態１〜４である。これら全ての実施形態は、光ディスク１を保持するスピンドル３ａと安定化板３０（２３）とにおけるディスク回転軸方向の相対位置調整を行うものであるが、実効的には、「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」をＣｂｄｍｉｎからＣｂｄｍａｘの範囲に調整することを目的としている。
【００６２】
平板状の安定化板によりディスクを安定化するためには、図７に示す特定条件範囲に「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を調整することが肝要である。この実現のためには、前記実施形態の記録／再生装置を用いて、ディスク回転数に対する前記相対位置の調整パターンを記憶し、記録および／または再生時のディスク回転数に応じて、前記相対位置（距離）を調整する駆動方法が考えられる。
【００６３】
調整パターンとしては、図８に示すように、例えば、ディスク回転数に対して「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を連続的に変化させる調整パターン１、あるいは段階的に変化させる調整パターン２のようなパターンが考えられ、どちらを用いても効果を十分に奏することができる。
【００６４】
また、ディスクの構成を変化させた場合の前記調整パターンを複数記憶させ、ディスクの構成に応じて前記調整パターンを選択するような方法を実行することも可能であり、これによりディスク仕様の変化に対しても迅速かつ容易に対応することができる。
【００６５】
さらに、各種実験を行ったところ、安定化板３０（２３）によってディスクが適正に安定化された状態においては、ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角が零近傍となる、すなわち、ディスク面が水平となることが明らかとなった。
【００６６】
図９にディスク面の安定化が適正に行われた場合とそうでない場合のディスク半径方向のディスク形状を示す。ディスク外周部の半径方向の傾きが小さい方が、適正な安定化が行われた場合の結果であり、他方が適正な安定化が行われなかった場合の結果である。ここでいうチルト角は、水平面(ディスク回転軸に垂直な面）を基準にした場合のディスク半径方向のディスク面の傾きであって、正負の方向は図示する方向とした。
【００６７】
この結果に基づき、チルト角検出機構を具備させた記録／再生装置と、その駆動方法について考察した。例えば、前記チルト角を−０.１〜＋０.１ｄｅｇの特定の範囲に調整すれば、図１０に示すようにディスク全面における面振れ安定性を２０μｍ以下とすることができる。
【００６８】
図１０は２つの異なるディスク仕様の光ディスクについて、図１１に示すチルト角検出センサ６により検出したディスク外周５０ｍｍ位置におけるチルト角と、面振れ安定性の関係を示したものである（図１０における黒丸印と黒四角印とが異なるディスク仕様の検出データ値）。
【００６９】
図１２は実施形態３，４において用いるディスクカートリッジの構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は横断面図である。
【００７０】
図１２において、図３，図４にて説明した部材には同一符号を付して説明は省略するが、２４は、ディスクカートリッジ２０内の光ディスク１にスピンドル３ａを取り付けるために、スピンドル３ａを挿入させるための開口部である。
【００７１】
なお、本実施形態に係る装置の動作において、安定化板の平面精度、安定化板の装置本体の筐体への取り付け精度、スピンドルの筐体への取り付け精度、ディスク中心ハブの形状精度他、「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を精度良く設定する上で、精度を確保する部分が多々ある。部位にもよるが、この部品形状精度および組み付けの交差は略±０.０１ｍｍの範囲に収まっていることが望ましい。
【００７２】
実効的には、ディスクをスピンドルに取り付けた状態における安定化板側のディスク面(ハブで挟んでディスクを固定した場合にはハブとディスクの接触面、またハブを使用せずスピンドルチャックにディスクを直接固定した場合にはスピンドルとディスクの接触面）と安定化板表面の傾きの最大値が０.１ｄｅｇ以下で、かつ、そのディスク回転軸方向の相対位置の調整誤差が±０.０２ｍｍ以下となっていることが望ましい。
【００７３】
また、本実施形態においては、ディスク表面を流れる空気の挙動を妨げない工夫が必要であった。光ディスク１を収納したディスクカートリッジ２０を例として、この点を以下説明する。
【００７４】
図１３はディスクカートリッジ内で安定化平面によりディスクを安定化させた状態を示す概略断面図であって、２５は吸気口、２６は排気口、３１は空気流である。
【００７５】
図１３において、光ディスク１を回転させた場合には、基本的に内周から外周に向かう空気流３１がディスク両面において発生し、安定化平面２３による光ディスク１の安定化においても、この空気流３１が重要な役目を担っている。このディスク内周から外周に向かう空気流３１を妨げないようにするため、例えば図１２のディスクカートリッジ２０においては、中心部に吸気口２５を形成してディスクカートリッジ２０内に外部から空気を導入し、また、ディスク内周から外周に流れた空気が、ディスク外周部でスムーズにディスクカートリッジ２０の外に排気されるように排気口２６を形成した。また、光ディスク１をスピンドル３ａに固定するための開口部２４は吸気口２５と逆側の空気導入口として機能した。
【００７６】
このように、光ディスク１の両面において、内周が外周に向かう空気流３１がスムーズに流動するようにした。ここで示すディスクカートリッジ２０においては、円周を１６分割した外周位置に１６個の排気口２６を形成した。ここで、少なくともディスクカートリッジ２０の吸気口２５および開口部２４には、外部からごみ，埃などがディスクカートリッジ２０内に入ってくることを防ぐためのフィルタを具備させる必要があり、また、排気口２６にも同様のフィルタを具備させるのが望ましい。また、この空気流３１の制御の考え方は、ディスクカートリッジ２０に限るものではなく、実施形態１，２のような構成においても、同様の配慮をすることが必要である。
【００７７】
図１４は本実施形態に係る記録／再生装置における制御系の構成を示すブロック図であり、各部はＣＰＵ（中央演算処理ユニット部）５０にてコントロールされている。
【００７８】
図１４において、５１はＣＰＵ５０からの制御データによりスピンドルモータ３を駆動／制御するスピンドルモータ駆動／制御部、５２は同様に制御データを受けて光ピックアップ４のシーク動作，記録／再生動作，フォーカス／トラッキング制御などを駆動制御する光ピックアップ駆動／制御部、５３は制御データを受けて移動ステージ４０（４３，４７）を駆動／制御する移動ステージ駆動／制御部、５４は装置全体の所定の動作，制御プログラムが格納されているメモリのＲＯＭ、５５は各種設定プログラムが格納されているメモリのＲＡＭである。
【００７９】
実施形態１〜４の記録／再生装置における光ディスクの安定化板によるディスク安定化動作から記録／再生動作までの流れの概略を、図１５のフローチャートを参照して説明する。
【００８０】
まず、ハブ２を介して光ディスク１をスピンドルチャック５にセットして、スピンドル３ａに保持させ（Ｓ１）、スタートスイッチのオンにより、ＣＰＵ５０はスピンドルモータ駆動／制御部５１に駆動信号を出力して、スピンドルモータ３を始動させ、所望の回転数で光ディスク１を回転させる（Ｓ２）。
【００８１】
その後、ステップ（Ｓ３）にて、スピンドルモータ３の回転数に対応する「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を所定の値にセットする(図１〜図４において上図（ａ）の状態から下図（ｂ）の状態にする操作を行う。スピンドルモータ３の回転数と「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」との関連は、使用される光ディスク１の仕様，構成ごとにあらかじめ試験などして設定されており、この関連データをデータテーブルとしてＲＡＭ５５などに記憶しておき、ＣＰＵ５０がＲＡＭ５５からデータを適宜読み出すことにより、距離Ｃｂｄのセット制御駆動を行う。
【００８２】
具体的には、移動ステージ駆動／制御部５３から前記データに基づく制御信号を出力することによって、実施形態１，３では、スピンドル３ａのディスク回転軸方向位置を移動ステージ４０により制御し、位置出し機構４１により最終位置を決定する。実施形態２では、安定化板３０のディスク回転軸方向位置を移動ステージ４３により制御し、位置出し機構４４により最終位置を決定する。実施形態４では、ディスクカートリッジ２０におけるディスク回転軸方向の位置を移動ステージ４７により制御し、位置出し機構４７により最終位置を決定する。
【００８３】
ステップ（Ｓ３）の設定が終了した後、チルト角検出センサ６にて光ディスク１のチルト角を検出し、検出データを受けたＣＰＵ５０が移動ステージ駆動／制御部５３を介して移動ステージ４３，４７を駆動させて、光ディスク１のチルト角が零、あるいは所定の許容範囲に入るようにする（Ｓ４）。
【００８４】
その後、光ピックアップ４を光ディスク１における記録／再生を行う半径位置まで移動させ、光ピックアップ４におけるディスク回転軸位置を調整してフォーカスサーボ動作を行い、焦点位置が光ディスク１の記録／再生を行う層に合うように制御する。光ピックアップ４にトラッキングサーボをかけ、光ディスク１上の目標の溝あるいはピット上に光ピックアップ４を追従させる（Ｓ５）。この状態で所定の記録あるいは再生動作を実行する（Ｓ６）。
【００８５】
なお、図示するように、ステップＳ３とＳ４の両方の動作により、Ｃｂｄを調整することが望ましいが、基本的には、どちらか一方の動作だけでもＣｂｄを調整することが可能であり、例えば、チルト角検出機構を省いて、ドライブ要素の簡略化を図ることもでき、この場合においても、本発明の効果を奏することは十分可能である。
【００８６】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいてより具体的に説明する。
【００８７】
（実施例１）
実施例１においては、図１に示す実施形態１の記録／再生装置を用いた。
【００８８】
また、実施例１では、ディスク基板として直径１２０ｍｍ，厚さ７５μｍのポリカーボネイト製シートを用いた。ディスクを準備するにあたっては、まず、前記シートに、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／（ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３）−ＳｉＯ２ ７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ １０ｎｍ／ＺｎＳ−ＳｉＯ２ ２５ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４ １０ｎｍの順番に成膜した。情報記録領域は内周直径４０ｍｍから外周直径１１８ｍｍまで（半径２０ｍｍ〜５８ｍｍ）の範囲に設定した。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。また、逆側の面には１０μｍ厚のハードコートを施した。なお、このディスク中心部には外形直径３０ｍｍ，内径直径１５ｍｍ，厚み０.３ｍｍのハブ２を取り付けた。この光ディスク１の仕上がり状態は、ほぼ平坦であった。
【００８９】
前記光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、図１６に示す調整パターンに従ってスピンドル３ａのディスク回転軸方向の位置を調整することにより、「光ディスク１と安定化板３０の距離Ｃｂｄ」を調整し、この際のディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。
【００９０】
（実施例２）
実施例２においても、図１に示す実施形態１の記録／再生装置を用いた。
【００９１】
また、実施例２では、ディスク基板として直径１２０ｍｍ，厚さ７５μｍのポリカーボネイト製シートを用いた。ディスクを準備するにあたっては、まず、前記シートに、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／（ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３）−ＳｉＯ２ ７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ １０ｎｍ／ＺｎＳ−ＳｉＯ２ ２５ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４ １０ｎｍの順番に成膜した。情報記録領域は内周直径４０ｍｍから外周直径１１８ｍｍまで（半径２０ｍｍ〜５８ｍｍ）の範囲に設定した。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５μｍの透明保護膜を形成した。また、逆側の面には１０μｍ厚のハードコートを施した。なお、このディスク中心部には外形直径３０ｍｍ，内径直径１５ｍｍ，厚み０.３ｍｍのハブ２を取り付けた。このディスクの仕上がり状態はハードコート側に僅かに反った形状となった。
【００９２】
前記光ディスク１を１０００〜１４０００ｒｐｍの範囲で回転させて、図１７に示す調整パターンに従ってスピンドル３ａのディスク回転軸方向位置を調整することにより、「光ディスク１と安定化平面２３の距離Ｃｂｄ」を調整し、この際のディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。
【００９３】
（実施例３）
実施例３においては、図４に示す実施形態４の記録／再生装置を用いた。また、光ディスク１には実施例１と同様の構成のものを用いた。
【００９４】
そして、光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、図１６に示す調整パターンに従ってディスクカートリッジ２０のディスク回転軸方向位置を移動ステージ４７で調整することにより、「光ディスク１と安定化平面２３の距離Ｃｂｄ」を調整し、この際のディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。
【００９５】
（実施例４）
実施例４においては、図２に示す実施形態２の記録／再生装置を用いた。また、光ディスク１には実施例１と同様の構成のものを用いた。さらに、図１１に示すチルト角検出センサ６を採用した。チルト角検出センサ６は、ディスク外周から半径５０ｍｍの位置におけるディスク面の半径方向のチルト角を検出できるように配置した。
【００９６】
そして、光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、安定化板３０のディスク回転軸方向位置を移動ステージ４３で調整することにより、「光ディスク１と安定化板３０の距離Ｃｂｄ」を調整し、この際のディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。この調整においては、チルト角検出機構によって検出されたチルト角の値が−０.１ｄｅｇ以上となるようにした。
【００９７】
（比較例１）
比較例１においては、図１９に示すように、移動ステージと支持部材を具備しない記録／再生装置を用いた。また、光ディスク１は実施例１と同様のものを用いた。
【００９８】
そして、光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、ディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。「ディスクと安定化板の距離Ｃｂｄ」は０.５ｍｍに固定した。
【００９９】
（比較例２）
比較例２においても、図１９に示す記録／再生装置を用いた。また、光ディスク１は実施例２と同様の構成のものを用いた。
【０１００】
そして、光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、ディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。「ディスクと安定化板の距離Ｃｂｄ」は０.５ｍｍに固定した。
【０１０１】
本実施例と比較例において、平板状の安定化板により安定化した光ディスク１の面振れ特性は、図１８に示す通りとなった。この結果に示すように、本実施例では、広範囲のディスク回転数で良好なディスク面振れ特性が得られた。なお、実施例４の回転数が２０００ｒｐｍ以下の範囲においては、チルト角検出によるＣｂｄの制御が収束しなかったため、ディスクの安定化を図ることができなかったが、４０００ｒｐｍ以上の回転数域においては良好な安定性を得ることができた。
【０１０２】
本実施例では比較例と比べると、効果の差は歴然としており、本発明における効果が絶大であることが理解できた。比較例においては、Ｃｂｄ調整を実施せずにＣｂｄを０.５ｍｍに固定した場合について検証した。比較例１と比較例２では仕様の異なる光ディスクの安定化を試みたが、いずれの光ディスクについてもディスクを安定化できるディスク回転数範囲は狭く、実用に供しないレベルであった。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、可撓性を有する記録ディスクに対して記録および／または再生処理を行う記録／再生装置、およびその記録ディスクを収納するディスクカートリッジに適用され、本発明が対象とする記録ディスクは、相変化メモリ，光磁気メモリ，ホログラムメモリなどのディスク状の記録ディスクとして用いられるすべてを対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係る記録／再生装置の実施形態１を説明するための要部の概略図
【図２】本発明に係る記録／再生装置の実施形態２を説明するための要部の概略図
【図３】本発明に係る記録／再生装置の実施形態３を説明するための要部の概略図
【図４】本発明に係る記録／再生装置の実施形態４を説明するための要部の概略図
【図５】本実施形態を説明するためのディスク中心周辺の概略図
【図６】本実施形態に係る「ディスクと安定化板間の距離」を変えた場合のディスク半径方向に渡る面振れ安定性の変化を示す図
【図７】本実施形態に係る面振れ安定性が急激に変化する「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」の値Ｃｂｄｍａｘの特定カーブを示す図
【図８】本実施形態に係る安定化条件範囲内の特定領域において、極めて小さなディスク面振れ特性がディスク面全面で得られる条件（調整パターン）を示す図
【図９】ディスク面の安定化が適正に行われた場合とそうでない場合のディスク半径方向のディスク形状についての説明図
【図１０】２つの異なるディスク仕様の光ディスクにおけるチルト角と面振れ安定性との関係を示す図
【図１１】本実施形態におけるチルト角検出センサの設置例を示す概略図
【図１２】実施形態３，４において用いるディスクカートリッジの構成例を示す図
【図１３】本実施形態に係るディスクカートリッジ内で安定化平面によりディスクを安定化させた状態を示す概略断面図
【図１４】本実施形態に係る記録／再生装置における制御系の構成を示すブロック図
【図１５】本実施形態におけるディスク安定化動作から記録／再生動作に係るフローチャート
【図１６】本実施例にて採用されるＣｂｄ調整値の例を示す図
【図１７】本実施例にて採用されるＣｂｄ調整値の例を示す図
【図１８】本実施例と比較例とにおけるディスク面振れ特性の試験結果を示す図
【図１９】比較例の構成の概略図
【符号の説明】
【０１０５】
１ 光ディスク
２ ハブ
３ スピンドルモータ
３ａ スピンドル
４ 光ピックアップ
５ スピンドルチャック
６ チルト角検出センサ
１０ 装置本体筐体
２０ ディスクカートリッジ
２１ ガイド部材
２３ 安定化平面
３０ 安定化板
４０，４３，４７ 移動ステージ
４２，４５，４６ 支持部材
Ｃｂｄ 光ディスク下面と安定化板表面との間隙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、可撓性を有する記録ディスクに対して記録および／または再生処理を行う記録／再生装置とその駆動方法、および記録ディスクを収納するディスクカートリッジに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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情報記録媒体に求められている。例えば、光ディスクの分野においては、記録／再生のために光ディスクに集光される光スポット径を小さくすることが、高密度化のための基本的な方法の一つに挙げられる（以下、光ディスクを代表として説明するが、本発明が対象とする記録／再生装置に用いられる記録ディスクは、相変化メモリ，光磁気メモリ，ホログラムメモリなどのディスク状の記録ディスクで活用するものすべてを対象にし、特に光ディスクに限定するものではない）。
【０００３】
このため、光ディスクの高密度化においては、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。
【０００４】
また、対物レンズについては、ＣＤ用はＮＡ０．５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。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。このように、ディスク面振れが大きいと、高密度記録における大きな障害となる。これは、光ディスクに限らず、ディスク媒体を回転させて記録再生を行う記録媒体において共通の課題である。
【０００６】
この対策のため、特許文献１あるいは非特許文献１には、空気力学的作用力を利用して光ディスクにおける面ぶれを安定化させるため、安定化部材に対向させて可撓性を有する光ディスクを回転させる構成の記録／再生装置、あるいは可撓性を有する光ディスクの構成などについての記載がある。
【特許文献１】特開平１０−３０８０５９号公報
【非特許文献１】「オプティカル・リードアウト・オブ・ビデオディスク」 アイイーイーイー・トランザクション・オン・コンシューマー・エレクトロニクス（“ＯＰＴＩＣＡＬ ＲＥＡＤＯＵＴ ＯＦ ＶＩＤＥＯＤＩＳＣ”，ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮ ＯＮ ＣＯＮＳＵＭＥＲ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ），１９７６年１１月、Ｐ．３０４−３０８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前記課題を解決するための方法として、例えば、特許文献１に記載されているように、安定化板をディスク面に対向させて安定化する方法が提案されている。しかしながら、特許文献１に記載の方法において、ディスク面を安定化するための要件は、平面状の安定化板をディスクに対して略平行な位置に配置することに限られ、その他の動作条件の記述は一切ない。この構成のみではディスク面を全面に渡って確実に安定化することは不可能である。
【０００８】
例えば、後で詳述するが、平面状の安定化板を用いてディスク全面を安定化させるためには、「ディスクと安定化板間の距離」と「ディスク回転数」の関係が最も重要であることを本発明者らは見出したが、このことに付いては特許文献１には何ら記載がない。
【０００９】
また、非特許文献１にあるように、サドルプレートと呼ぶ安定化板を用いて、ディスク回転時に発生する負圧力によってディスクを湾曲させ、かつ、U-shaped stabilizerなる２つの安定化部材から構成される部材により形成した狭いギャップにディスクを挟むようにして回転させることにより、U-shaped stabilizerで挟んだ特定領域のディスク面振れを選択的に安定化する方法がある。
【００１０】
しかしながら、この方法においては、ディスク回転数が高速なるとサドルプレートによって発生する負圧がディスク回転の遠心力による張力に負けて、ディスクを所望の湾曲形状にすることができなくなり、U-shaped stabilizerで挟んだ領域におけるディスク面振れも増大してしまう。
【００１１】
本発明の目的は、前記課題を解決し、平板状の安定化板の安定化効果を確実に引き出し、低速回転域から高速回転域までの広い速度範囲において、可撓性を有する記録ディスク全面を安定化できる構成の記録／再生装置およびその駆動方法、ならびにディスクカートリッジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、可撓性を有する記録ディスクをスピンドルに固定して回転させ、空気力学的な力を作用させる安定化板により、前記可撓性を有する記録ディスクのディスク面振れを抑制して安定化させ、記録／再生ヘッドの走査により前記記録ディスクに情報の記録および／または再生を行う記録／再生装置において、前記安定化板を少なくとも前記記録ディスクの記録領域を覆う平板状とし、前記スピンドルと前記安定化板間のディスク回転軸方向における相対距離を調整する位置調整手段を備えたことを特徴とし、この構成によって、平板状の安定化板による記録ディスクの安定化において最も重要な条件の一つである「ディスクと安定化板間の距離」を制御することにより、ディスク全面を安定化するための条件設定を行うことが実現でき、平板状の安定化板による記録ディスクの安定化を行うことが可能となる。特に、位置調整手段によって、ディスク回転数を変えた場合にも常に適正な安定化条件を選択できるようになり、低速から高速までの広い回転速度域においてディスク面の安定化を実現することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の記録／再生装置において、スピンドルに、位置調整手段を設けたことを特徴とし、この構成によって、記録ディスクを固定するスピンドルの位置を調整することにより「ディスクと安定化板間の距離」を適正に設定することができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明は、請求項１記載の記録／再生装置において、安定化板に、位置調整手段を設けたことを特徴とし、この構成によって、安定化板の位置を調整することにより「ディスクと安定化板間の距離」を直接的かつ適正に設定することができる。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３いずれか１項記載の記録／再生装置において、記録ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角を検出するチルト検出手段を備えたことを特徴とし、平板状の安定化板を用いた記録ディスクの安定化構造では、適正な安定化条件でチルト角が零近傍となり、また適正な範囲を外れると増大する。この関係から前記チルト角を検出することにより記録ディスクの安定化状態を判断することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４いずれか１項記載の記録／再生装置に用いられる駆動方法であって、ディスク回転数に対するスピンドルと安定化板間のディスク回転軸方向における相対位置の調整パターンを記憶し、記録および／または再生時のディスク回転数に応じて、前記相対位置を調整することを特徴とし、この方法によって、ディスク回転数を変えた場合にも、「ディスクと安定化板間の距離」を常に適正な位置に保つことが可能となる。
【００１７】
請求項６に記載の発明は、請求項５記載の記録／再生装置の駆動方法において、記録ディスクの構成を変化させた場合の調整パターンを複数記憶し、使用される記録ディスクの構成に応じて前記調整パターンを選択することを特徴とし、この方法によって、例えばディスク基材を変えた場合、または記録膜等の形成層の仕様を変えた場合、あるいは保護膜の仕様を変えた場合など、ディスクの機械特性に関わる仕様変更を行った場合にも、「ディスクと安定化板間の距離」を適正な値に設定することが可能となる。
【００１８】
請求項７に記載の発明は、請求項５記載の記録／再生装置の駆動方法において、記録ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角を検出するチルト検出手段を備え、検出されたチルト角が零近傍となるように相対位置を調整することを特徴とし、この方法によって、平板状の安定化板による記録ディスクの安定化条件を適正値に調整することができる。特に、この調整方法を用いれば、事前に「ディスクと安定化板間の距離」に関する基準を設定して、その値を数値管理せずとも、安定化板によるディスクの適正な安定化を実現することができる。
【００１９】
請求項８に記載の発明は、請求項７記載の記録／再生装置の駆動方法において、チルト角の最大値を−０．１ｄｅｇ以上＋０．１ｄｅｇ以下に調整することを特徴とし、この方法によって、ディスク全面のディスク面振れを２０μｍ以下に調整することが実現する。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、可撓性を有する記録ディスクをスピンドルに固定して回転させ、空気力学的な力を作用させる安定化板により、前記可撓性を有する記録ディスクのディスク面振れを抑制して安定化させ、記録／再生ヘッドの走査により前記記録ディスクに情報の記録および／または再生を行い、前記スピンドルと前記安定化板間のディスク回転軸方向における相対距離を調整する位置調整手段を備えた記録／再生装置に装填され、前記記録ディスクを収納するディスクカートリッジであって、前記安定化板を、少なくとも前記記録ディスクの記録領域を覆う平板状とし、カートリッジ内壁に設置したことを特徴とし、この構成によって、記録／再生装置においてディスクカートリッジを用いて記録／再生を行う場合においても、前記の平板状の安定化板による記録ディスクの安定化効果を奏することが可能となる。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したように、本発明に係る記録／再生装置、その駆動方法、およびディスクカートリッジによれば、低速回転域から高速回転域までの広い速度範囲において、平板状の安定化板による安定化効果を確実に引き出し、可撓性を有する記録ディスク全面の安定化を実現できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は本発明に係る記録／再生装置の実施形態１を説明するための要部の概略図であって、（ａ）は非動作時の状態を示し、（ｂ）は動作時の状態を示している。
【００２４】
図１において、１は可撓性を有する記録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（中央）部分に装着された光ディスク１を回転させるために保持する一方の保持部材であるハブ、３は光ディスク１を回転駆動するスピンドルモータ、３ａはスピンドルモータ３の回転出力軸であるスピンドル、４は、光ディスク１の半径方向に移動して光ディスク１に対して光ビームを集光させて、情報の記録および／または再生処理を行うため光ディスク１に対して光走査を行う記録／再生手段である光ピックアップ、５は光ディスク１をスピンドル３ａに対して固定するためのスピンドルチャック、１０は装置本体の筐体である。
【００２５】
また、３０はディスク面振れを抑制するための平面状の安定化板、４０は、スピンドルモータ３が固定され、上下動することによってスピンドル３ａのディスク回転軸方向の位置を調整するための移動ステージ、４２は、安定化板３０を装置内に固定し、ディスク回転軸方向の安定化板３０の位置を設定する支持部材である。
【００２６】
なお、例えばピックアップの走査機構などの本発明に直接関わらない記録／再生装置の要素に関しては図示していない。
【００２７】
図１（ａ）に示す非動作状態において、スピンドルモータ３を始動させてスピンドル３ａを回転させることによって、中心部がスピンドル３ａに固定されている光ディスク１が回転する。光ディスク１の回転により生じる光ディスク１と安定化板３０間の空気力学的作用力により、光ディスク１が、図１（ｂ）に示すように、安定化板３０側に引かれるようになり、光ディスク１における主要面が半径方向において概略直線状となると共に、同部位でのディスク面振れが低減する。よって、光ディスク１における少なくとも光ピックアップ４による記録／再生位置付近の光ディスクの面ぶれが抑制され、良好な記録／再生が行われることになる。
【００２８】
さらに、実施形態１では、スピンドルモータ３にディスク回転軸方向の位置制御手段である移動ステージ４０を設けて、スピンドル３ａと安定化板３０とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化板３０を光ディスク１に対して適正に作用させて、光ディスク１の面振れを安定化（面振れの抑制）させるようにしている。
【００２９】
図２は本発明に係る記録／再生装置の実施形態２を説明するための要部の概略図であって、（ａ）は非動作時の状態を示し、（ｂ）は動作時の状態を示している。なお、以下の説明において、既に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。
【００３０】
図２において、４３は、安定化板３０が固定され、上下動することによって安定化板３０のディスク回転軸方向の位置を調整するための移動ステージ、４５は、スピンドルモータ３を装置内に固定し、ディスク回転軸方向のスピンドル３ａの位置を固定的に設定している支持部材である。
【００３１】
実施形態２では、安定化板３０におけるディスク回転軸方向の位置制御手段である移動ステージ４３を設けて、スピンドル３ａと安定化板３０とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化板３０を光ディスク１に対して適正に作用させて、実施形態１と同様に光ディスク１の面振れを安定化させるようにしている。
【００３２】
図３は本発明に係る記録／再生装置の実施形態３を説明するための要部の概略図であって、（ａ）は非動作時の状態を示し、（ｂ）は動作時の状態を示している。
【００３３】
図３において、２０は光ディスク１を収納するディスクカートリッジ、２１は光ディスク１のディスクカートリッジ２０内における位置が略中心にあるように導くためのガイド部材、２２は光ピックアップ４をディスクカートリッジ２０内に対して出入りすることを可能にするスロット部、２３は光ディスク１の面振れを安定化させるための安定化板としての安定化平面（本例ではカートリッジ内底面）、４６は、ディスクカートリッジ２０を装置内に保持固定し、ディスクカートリッジ２０におけるディスク回転軸方向の位置を設定することにより、安定化平面２３のディスク回転軸方向の位置を設定する支持部材である。
【００３４】
実施形態３では、安定化平面２３をディスクカートリッジ２０内に具備する構成であり、スピンドルモータ３にディスク回転軸方向の位置制御手段である移動ステージ４０を設けて、スピンドル３ａと安定化平面２３とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化平面２３を光ディスク１に対して適正に作用させて、実施形態１，２と同様に光ディスク１の面振れを安定化させるようにしている。
【００３５】
図４は本発明に係る記録／再生装置の実施形態３を説明するための要部の概略図であって、（ａ）は非動作時の状態を示し、（ｂ）は動作時の状態を示している。
【００３６】
図４において、４７は、ディスクカートリッジ２０を保持固定し、ディスクカートリッジ２０におけるディスク回転軸方向の位置を調整することにより、安定化平面２３のディスク回転軸方向位置を調整するための位置制御手段としての移動ステージである。
【００３７】
実施形態４では、安定化平面２３をディスクカートリッジ２０内に具備する構成であり、ディスクカートリッジ２０におけるディスク回転軸方向の位置の制御により、安定化平面２３におけるディスク回転軸方向の位置を調整して、スピンドル３ａと安定化平面２３とのディスク回転軸方向の相対距離を調整し、安定化板２３を光ディスクに対して適正に作用させて、実施形態１〜３と同様に光ディスク１の面振れを安定化させるようにしている。
【００３８】
次に、各実施形態の動作について説明する。
【００３９】
前記各実施形態における基本動作である、回転する記録ディスクに対して平面上の安定化板（安定化平面）により空気力学的な力を作用させた場合の現象に関して、各種実験を行い考察を行ったところ、「ディスクと安定化板の距離」および「ディスク回転数」と、ディスク面の安定性とには特定の関係があり、この関係を適正に調整することがディスクの空気安定化において非常に重要であることを見出した。
【００４０】
なお、既述した「ディスクと安定化板の距離」とは、図５のディスク中心周辺の概略図に示すように、安定化板３０側の光ディスク１表面の位置(ハブにより挟んでディスクを固定した場合にはハブとディスクの接触面の位置、またハブを使用せずスピンドルチャックにディスクを直接固定した場合にはスピンドルとディスクの接触面の位置）と、安定化板３０の表面位置間の隙間Ｃｂｄのことである。
【００４１】
以下、「ディスクと安定化板の距離Ｃｂｄ」と「ディスク回転数Ｓｒ」の関係を適正に調整することの重要性に関して、鋭意検討した実験データに基づいて説明する。
【００４２】
発明者らが鋭意検討したことにより見出した重要なポイントの一つは、ディスクの安定化を図るための「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」が特定の範囲に限られる点である。この結果の一例を図６に示す。図６は「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を変えた場合のディスク半径方向に渡る面振れ安定性の変化を示したものである。
【００４３】
面振れ安定性は「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」が０.４ｍｍ付近を境に著しく変化しており、０.５ｍｍにおいてはディスク外周部での面振れが１００μｍを超える値となっている。これは特定回転数（６０００ｒｐｍ）における一例であるが、「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」に面振れ安定性が極端に変化する変曲点が存在するのは、ディスク回転数を変えた場合にも略共通であった。
【００４４】
図６を見ると分るが、この変曲点を超えた場合に面振れ安定性の劣化はディスク外周部から始まっている。安定化板から離れるほど安定化板によってディスクに作用する吸引力が小さくなることは、物理現象として容易に予想されることであり、「ディスクと安定化板の距離Ｃｂｄ」を大きくした場合に、面振れ安定性が悪くなる現象は、安定化板の作用力範囲に限界があることにより説明することができる。しかしながら、発明者らが鋭意検討した結果、見出した最も重要な点は、この現象が特定の「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を境に極端に変化することである。
【００４５】
さらに、発明者らが見出した二つ目のポイントについて、以下に説明する。
【００４６】
面振れ安定性が急激に変化する「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」の値(以下、Ｃｂｄｍａｘと記す）は特定のカーブを描いた。具体的には、ディスク回転数により変化し、低回転域ではディスク回転数の増大に伴って増大する現象、高回転域ではディスク回転数の増大に伴って減少する現象を示した。
【００４７】
前記カーブの概略を図７に示す。図７は横軸にディスク回転数、縦軸に「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」をとり、安定化板によりディスクを安定化できる「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」の範囲を示したものである。
【００４８】
低速回転域でＣｂｄｍａｘが増大する現象は、ディスク回転数の増大に伴ってディスク表面近傍に発生する気流の流速が増大することにより、安定化板による作用力が増大しているためと考えられる。また、高速回転域においてＣｂｄｍａｘが減少する現象は、ディスク回転数の増大に伴ってディスク面のディスク回転軸方向の振動が増大し、これを抑制するために、より大きな安定化板の作用力が必要になることから「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を狭くして安定化板の作用力を大きくしなければ、ディスク面振れを十分に抑制できなくなるための生じているものと推察される。
【００４９】
発明者らが鋭意検討して見出した二つ目のポイントは、前述した「Ｃｂｄｍａｘがディスク回転数低回転域と高回転域とで異なる挙動を示し、ディスク回転数に対して特定のプロファイルを示す」ことにある。
【００５０】
発明者らは、前記Ｃｂｄｍａｘが、低速回転域においてはＣｂｄｍａｘ＝０.０００１５Ｓｒ＋β、高速回転域においてはＣｂｄｍａｘ＝Ａ／Ｓｒ＋αで表されることを見出した。
【００５１】
なお、低速回転域における現象は複雑で、ディスクチャック時の微妙なディスク歪みなどの影響を受けてＣｂｄｍａｘはばらついたが、前記の式はこのばらつきを考慮したものであり、この式で表されるＣｂｄｍａｘ以下であれば、ディスク面を適正に安定化することができた。
【００５２】
ここで、Ａ，α、およびβは任意定数である。Ａは主にディスク基材によって決定される定数であって、略（１Ｅ３）台の値を取り、ヤング率の大きなディスク基材に対しては小さな値を取る傾向があった。例えば、ヤング率が略２.５ＧＰａのポリカーボネイトではＡの値は３５００前後の値となり、またヤング率が略５.５ＧＰａのポリエチレンテレフタレートでは２５００前後の値となった。
【００５３】
また、αは主にディスク基材の膜厚によって決定される定数であって、略（１Ｅ−１）台の値を取り、膜厚が厚いほど大きい値となる傾向があった。例えば、ディスク基材にポリカーボネイトを用いた場合には、αは−０.１前後の値となり、ディスク膜厚により変化した。
【００５４】
また、βは主に記録ディスクの平坦性に関連した定数であって、略（１Ｅ−１）台の値を取り、ディスクの歪みが大きくなると小さくなる傾向があった。例えば、ディスク基材にポリカーボネイトを用いた場合には、βは＋０.３前後の値を取り、ディスクの歪みが大きくなるほど小さくなった。
【００５５】
一方、図７にも示すように、「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を小さくする側にもディスク面の安定化を図るための下限値Ｃｂｄｍｉｎが存在した。この下限値Ｃｂｄｍｉｎは、ディスクと安定化板が接触・摺動現象により制限された。「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を小さくし過ぎるとディスクと安定化板が接触・摺動して、記録／再生装置の駆動に適さなくなることは容易に予想されることであるが、重要なことは、ＣｂｄｍｉｎもＣｂｄｍａｘと同様にディスク回転数により変化する点であった。Ｃｂｄｍｉｎは低速回転域ではディスク回転数が増大すると減少し、その後、一定値となった。この「Ｃｂｄｍｉｎがディスク回転数に対して特定のプロファイルを示す」ことが発明者らが鋭意検討した結果、見出した三つ目のポイントである。
【００５６】
さらに、発明者らは、このＣｂｄｍｉｎが低速回転域においてはＣｂｄｍｉｎ＝γｅｘｐ（−０.０００４Ｓｒ）、高速回転域においてはＣｂｄｍｉｎ＝ηで表されることを見出した。γは前記βと同様に、主に記録ディスクの平坦性に関連した定数である。γは略（１Ｅ−１）台の値を取り、ディスクの歪みが大きくなると大きくなる傾向があった。例えば、ディスク基材にポリカーボネイトを用いた場合には、γは＋０.２５前後の値を取り、ディスクの歪みが大きくなるほど大きくなった。
【００５７】
ηもβ，γと同様に、主に記録ディスクの平坦性に関連した定数であり、記録ディスクの歪みが大きくなると大きくなった。なお、現実的には、よほど平坦性の損なわれた歪みの大きな記録ディスクでない限り、ηは略＋０.０５近傍の固定値をとり、実用的にはこの値がηの代表値であった。ηが大きな、すなわちディスク歪みが大きな記録ディスクは、平板状の安定化板によるディスク安定化には供せず、実用的には、歪みの小さいディスクを使用することが肝要であった。
【００５８】
前述した３つのポイントにより、平板状の安定板によりディスクを安定化するための特定の条件域が決定され、この限定範囲内に条件を調整することによりディスクの安定化が実現できた。その範囲は、前述の関係から、Ｃｂｄ≦Ａ／Ｓｒ＋α，Ｃｂｄ≦０.０００１５Ｓｒ＋β，Ｃｂｄ≧γｅｘｐ（−０.０００４Ｓｒ），Ｃｂｄ≧ηで表される不等式により特定された。前述したようにＡ，α，β，γ，ηはディスク基材，厚み、および歪みなどのディスク仕様により決定される任意定数である。
【００５９】
なお、ディスク回転数の上限値は、基本的に前記不等式により限定されるが、実用的には、スピンドルモータ３の回転数限界Ｓｒｍａｘによって決められるＳｒ≦Ｓｒｍａｘの制限範囲も考慮する必要があり、ディスク仕様によっては、この範囲が安定化条件の制限範囲となる場合があった。図７では、ディスク回転数上限がスピンドルモータ３の限界回転数により制限される場合を示した。
【００６０】
以上説明したように、平板状の安定板によりディスクを安定化するためには、図７に示す特定の条件域が非常に重要である。これらの点を考慮し、この特定条件域でディスク安定化を行うための装置構成，駆動方法、およびディスクカートリッジの構成について考察した。
【００６１】
そして、前記特定条件域で記録／再生駆動するための装置構成を具体化したのが、実施形態１〜４である。これら全ての実施形態は、光ディスク１を保持するスピンドル３ａと安定化板３０（２３）とにおけるディスク回転軸方向の相対位置調整を行うものであるが、実効的には、「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」をＣｂｄｍｉｎからＣｂｄｍａｘの範囲に調整することを目的としている。
【００６２】
平板状の安定化板によりディスクを安定化するためには、図７に示す特定条件範囲に「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を調整することが肝要である。この実現のためには、前記実施形態の記録／再生装置を用いて、ディスク回転数に対する前記相対位置の調整パターンを記憶し、記録および／または再生時のディスク回転数に応じて、前記相対位置（距離）を調整する駆動方法が考えられる。
【００６３】
調整パターンとしては、図８に示すように、例えば、ディスク回転数に対して「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を連続的に変化させる調整パターン１、あるいは段階的に変化させる調整パターン２のようなパターンが考えられ、どちらを用いても効果を十分に奏することができる。
【００６４】
また、ディスクの構成を変化させた場合の前記調整パターンを複数記憶させ、ディスクの構成に応じて前記調整パターンを選択するような方法を実行することも可能であり、これによりディスク仕様の変化に対しても迅速かつ容易に対応することができる。
【００６５】
さらに、各種実験を行ったところ、安定化板３０（２３）によってディスクが適正に安定化された状態においては、ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角が零近傍となる、すなわち、ディスク面が水平となることが明らかとなった。
【００６６】
図９にディスク面の安定化が適正に行われた場合とそうでない場合のディスク半径方向のディスク形状を示す。ディスク外周部の半径方向の傾きが小さい方が、適正な安定化が行われた場合の結果であり、他方が適正な安定化が行われなかった場合の結果である。ここでいうチルト角は、水平面(ディスク回転軸に垂直な面）を基準にした場合のディスク半径方向のディスク面の傾きであって、正負の方向は図示する方向とした。
【００６７】
この結果に基づき、チルト角検出機構を具備させた記録／再生装置と、その駆動方法について考察した。例えば、前記チルト角を−０.１〜＋０.１ｄｅｇの特定の範囲に調整すれば、図１０に示すようにディスク全面における面振れ安定性を２０μｍ以下とすることができる。
【００６８】
図１０は２つの異なるディスク仕様の光ディスクについて、図１１に示すチルト角検出センサ６により検出したディスク外周５０ｍｍ位置におけるチルト角と、面振れ安定性の関係を示したものである（図１０における黒丸印と黒四角印とが異なるディスク仕様の検出データ値）。
【００６９】
図１２は実施形態３，４において用いるディスクカートリッジの構成例を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は横断面図である。
【００７０】
図１２において、図３，図４にて説明した部材には同一符号を付して説明は省略するが、２４は、ディスクカートリッジ２０内の光ディスク１にスピンドル３ａを取り付けるために、スピンドル３ａを挿入させるための開口部である。
【００７１】
なお、本実施形態に係る装置の動作において、安定化板の平面精度、安定化板の装置本体の筐体への取り付け精度、スピンドルの筐体への取り付け精度、ディスク中心ハブの形状精度他、「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を精度良く設定する上で、精度を確保する部分が多々ある。部位にもよるが、この部品形状精度および組み付けの交差は略±０.０１ｍｍの範囲に収まっていることが望ましい。
【００７２】
実効的には、ディスクをスピンドルに取り付けた状態における安定化板側のディスク面(ハブで挟んでディスクを固定した場合にはハブとディスクの接触面、またハブを使用せずスピンドルチャックにディスクを直接固定した場合にはスピンドルとディスクの接触面）と安定化板表面の傾きの最大値が０.１ｄｅｇ以下で、かつ、そのディスク回転軸方向の相対位置の調整誤差が±０.０２ｍｍ以下となっていることが望ましい。
【００７３】
また、本実施形態においては、ディスク表面を流れる空気の挙動を妨げない工夫が必要であった。光ディスク１を収納したディスクカートリッジ２０を例として、この点を以下説明する。
【００７４】
図１３はディスクカートリッジ内で安定化平面によりディスクを安定化させた状態を示す概略断面図であって、２５は吸気口、２６は排気口、３１は空気流である。
【００７５】
図１３において、光ディスク１を回転させた場合には、基本的に内周から外周に向かう空気流３１がディスク両面において発生し、安定化平面２３による光ディスク１の安定化においても、この空気流３１が重要な役目を担っている。このディスク内周から外周に向かう空気流３１を妨げないようにするため、例えば図１２のディスクカートリッジ２０においては、中心部に吸気口２５を形成してディスクカートリッジ２０内に外部から空気を導入し、また、ディスク内周から外周に流れた空気が、ディスク外周部でスムーズにディスクカートリッジ２０の外に排気されるように排気口２６を形成した。また、光ディスク１をスピンドル３ａに固定するための開口部２４は吸気口２５と逆側の空気導入口として機能した。
【００７６】
このように、光ディスク１の両面において、内周が外周に向かう空気流３１がスムーズに流動するようにした。ここで示すディスクカートリッジ２０においては、円周を１６分割した外周位置に１６個の排気口２６を形成した。ここで、少なくともディスクカートリッジ２０の吸気口２５および開口部２４には、外部からごみ，埃などがディスクカートリッジ２０内に入ってくることを防ぐためのフィルタを具備させる必要があり、また、排気口２６にも同様のフィルタを具備させるのが望ましい。また、この空気流３１の制御の考え方は、ディスクカートリッジ２０に限るものではなく、実施形態１，２のような構成においても、同様の配慮をすることが必要である。
【００７７】
図１４は本実施形態に係る記録／再生装置における制御系の構成を示すブロック図であり、各部はＣＰＵ（中央演算処理ユニット部）５０にてコントロールされている。
【００７８】
図１４において、５１はＣＰＵ５０からの制御データによりスピンドルモータ３を駆動／制御するスピンドルモータ駆動／制御部、５２は同様に制御データを受けて光ピックアップ４のシーク動作，記録／再生動作，フォーカス／トラッキング制御などを駆動制御する光ピックアップ駆動／制御部、５３は制御データを受けて移動ステージ４０（４３，４７）を駆動／制御する移動ステージ駆動／制御部、５４は装置全体の所定の動作，制御プログラムが格納されているメモリのＲＯＭ、５５は各種設定プログラムが格納されているメモリのＲＡＭである。
【００７９】
実施形態１〜４の記録／再生装置における光ディスクの安定化板によるディスク安定化動作から記録／再生動作までの流れの概略を、図１５のフローチャートを参照して説明する。
【００８０】
まず、ハブ２を介して光ディスク１をスピンドルチャック５にセットして、スピンドル３ａに保持させ（Ｓ１）、スタートスイッチのオンにより、ＣＰＵ５０はスピンドルモータ駆動／制御部５１に駆動信号を出力して、スピンドルモータ３を始動させ、所望の回転数で光ディスク１を回転させる（Ｓ２）。
【００８１】
その後、ステップ（Ｓ３）にて、スピンドルモータ３の回転数に対応する「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」を所定の値にセットする(図１〜図４において上図（ａ）の状態から下図（ｂ）の状態にする操作を行う。スピンドルモータ３の回転数と「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」との関連は、使用される光ディスク１の仕様，構成ごとにあらかじめ試験などして設定されており、この関連データをデータテーブルとしてＲＡＭ５５などに記憶しておき、ＣＰＵ５０がＲＡＭ５５からデータを適宜読み出すことにより、距離Ｃｂｄのセット制御駆動を行う。
【００８２】
具体的には、移動ステージ駆動／制御部５３から前記データに基づく制御信号を出力することによって、実施形態１，３では、スピンドル３ａのディスク回転軸方向位置を移動ステージ４０により制御し、位置出し機構４１により最終位置を決定する。実施形態２では、安定化板３０のディスク回転軸方向位置を移動ステージ４３により制御し、位置出し機構４４により最終位置を決定する。実施形態４では、ディスクカートリッジ２０におけるディスク回転軸方向の位置を移動ステージ４７により制御し、位置出し機構４７により最終位置を決定する。
【００８３】
ステップ（Ｓ３）の設定が終了した後、チルト角検出センサ６にて光ディスク１のチルト角を検出し、検出データを受けたＣＰＵ５０が移動ステージ駆動／制御部５３を介して移動ステージ４３，４７を駆動させて、光ディスク１のチルト角が零、あるいは所定の許容範囲に入るようにする（Ｓ４）。
【００８４】
その後、光ピックアップ４を光ディスク１における記録／再生を行う半径位置まで移動させ、光ピックアップ４におけるディスク回転軸位置を調整してフォーカスサーボ動作を行い、焦点位置が光ディスク１の記録／再生を行う層に合うように制御する。光ピックアップ４にトラッキングサーボをかけ、光ディスク１上の目標の溝あるいはピット上に光ピックアップ４を追従させる（Ｓ５）。この状態で所定の記録あるいは再生動作を実行する（Ｓ６）。
【００８５】
なお、図示するように、ステップＳ３とＳ４の両方の動作により、Ｃｂｄを調整することが望ましいが、基本的には、どちらか一方の動作だけでもＣｂｄを調整することが可能であり、例えば、チルト角検出機構を省いて、ドライブ要素の簡略化を図ることもでき、この場合においても、本発明の効果を奏することは十分可能である。
【００８６】
以下、本発明を実施例および比較例に基づいてより具体的に説明する。
【００８７】
（実施例１）
実施例１においては、図１に示す実施形態１の記録／再生装置を用いた。
【００８８】
また、実施例１では、ディスク基板として直径１２０ｍｍ，厚さ７５μｍのポリカーボネイト製シートを用いた。ディスクを準備するにあたっては、まず、前記シートに、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／（ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３）−ＳｉＯ２ ７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ １０ｎｍ／ＺｎＳ−ＳｉＯ２ ２５ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４ １０ｎｍの順番に成膜した。情報記録領域は内周直径４０ｍｍから外周直径１１８ｍｍまで（半径２０ｍｍ〜５８ｍｍ）の範囲に設定した。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。また、逆側の面には１０μｍ厚のハードコートを施した。なお、このディスク中心部には外形直径３０ｍｍ，内径直径１５ｍｍ，厚み０.３ｍｍのハブ２を取り付けた。この光ディスク１の仕上がり状態は、ほぼ平坦であった。
【００８９】
前記光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、図１６に示す調整パターンに従ってスピンドル３ａのディスク回転軸方向の位置を調整することにより、「光ディスク１と安定化板３０の距離Ｃｂｄ」を調整し、この際のディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。
【００９０】
（実施例２）
実施例２においても、図１に示す実施形態１の記録／再生装置を用いた。
【００９１】
また、実施例２では、ディスク基板として直径１２０ｍｍ，厚さ７５μｍのポリカーボネイト製シートを用いた。ディスクを準備するにあたっては、まず、前記シートに、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／（ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３）−ＳｉＯ２ ７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ １０ｎｍ／ＺｎＳ−ＳｉＯ２ ２５ｎｍ／Ｓｉ３Ｎ４ １０ｎｍの順番に成膜した。情報記録領域は内周直径４０ｍｍから外周直径１１８ｍｍまで（半径２０ｍｍ〜５８ｍｍ）の範囲に設定した。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５μｍの透明保護膜を形成した。また、逆側の面には１０μｍ厚のハードコートを施した。なお、このディスク中心部には外形直径３０ｍｍ，内径直径１５ｍｍ，厚み０.３ｍｍのハブ２を取り付けた。このディスクの仕上がり状態はハードコート側に僅かに反った形状となった。
【００９２】
前記光ディスク１を１０００〜１４０００ｒｐｍの範囲で回転させて、図１７に示す調整パターンに従ってスピンドル３ａのディスク回転軸方向位置を調整することにより、「光ディスク１と安定化平面２３の距離Ｃｂｄ」を調整し、この際のディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。
【００９３】
（実施例３）
実施例３においては、図４に示す実施形態４の記録／再生装置を用いた。また、光ディスク１には実施例１と同様の構成のものを用いた。
【００９４】
そして、光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、図１６に示す調整パターンに従ってディスクカートリッジ２０のディスク回転軸方向位置を移動ステージ４７で調整することにより、「光ディスク１と安定化平面２３の距離Ｃｂｄ」を調整し、この際のディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。
【００９５】
（実施例４）
実施例４においては、図２に示す実施形態２の記録／再生装置を用いた。また、光ディスク１には実施例１と同様の構成のものを用いた。さらに、図１１に示すチルト角検出センサ６を採用した。チルト角検出センサ６は、ディスク外周から半径５０ｍｍの位置におけるディスク面の半径方向のチルト角を検出できるように配置した。
【００９６】
そして、光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、安定化板３０のディスク回転軸方向位置を移動ステージ４３で調整することにより、「光ディスク１と安定化板３０の距離Ｃｂｄ」を調整し、この際のディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。この調整においては、チルト角検出機構によって検出されたチルト角の値が−０.１ｄｅｇ以上となるようにした。
【００９７】
（比較例１）
比較例１においては、図１９に示すように、移動ステージと支持部材を具備しない記録／再生装置を用いた。また、光ディスク１は実施例１と同様のものを用いた。
【００９８】
そして、光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、ディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。「ディスクと安定化板の距離Ｃｂｄ」は０.５ｍｍに固定した。
【００９９】
（比較例２）
比較例２においても、図１９に示す記録／再生装置を用いた。また、光ディスク１は実施例２と同様の構成のものを用いた。
【０１００】
そして、光ディスク１を１０００〜１２０００ｒｐｍの範囲で回転させて、ディスク半径２５〜５５ｍｍの位置におけるディスク面振れを、光ピックアップ４に代えて配置したレーザ変位計により評価した。「ディスクと安定化板の距離Ｃｂｄ」は０.５ｍｍに固定した。
【０１０１】
本実施例と比較例において、平板状の安定化板により安定化した光ディスク１の面振れ特性は、図１８に示す通りとなった。この結果に示すように、本実施例では、広範囲のディスク回転数で良好なディスク面振れ特性が得られた。なお、実施例４の回転数が２０００ｒｐｍ以下の範囲においては、チルト角検出によるＣｂｄの制御が収束しなかったため、ディスクの安定化を図ることができなかったが、４０００ｒｐｍ以上の回転数域においては良好な安定性を得ることができた。
【０１０２】
本実施例では比較例と比べると、効果の差は歴然としており、本発明における効果が絶大であることが理解できた。比較例においては、Ｃｂｄ調整を実施せずにＣｂｄを０.５ｍｍに固定した場合について検証した。比較例１と比較例２では仕様の異なる光ディスクの安定化を試みたが、いずれの光ディスクについてもディスクを安定化できるディスク回転数範囲は狭く、実用に供しないレベルであった。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明は、可撓性を有する記録ディスクに対して記録および／または再生処理を行う記録／再生装置、およびその記録ディスクを収納するディスクカートリッジに適用され、本発明が対象とする記録ディスクは、相変化メモリ，光磁気メモリ，ホログラムメモリなどのディスク状の記録ディスクとして用いられるすべてを対象とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本発明に係る記録／再生装置の実施形態１を説明するための要部の概略図
【図２】本発明に係る記録／再生装置の実施形態２を説明するための要部の概略図
【図３】本発明に係る記録／再生装置の実施形態３を説明するための要部の概略図
【図４】本発明に係る記録／再生装置の実施形態４を説明するための要部の概略図
【図５】本実施形態を説明するためのディスク中心周辺の概略図
【図６】本実施形態に係る「ディスクと安定化板間の距離」を変えた場合のディスク半径方向に渡る面振れ安定性の変化を示す図
【図７】本実施形態に係る面振れ安定性が急激に変化する「ディスクと安定化板間の距離Ｃｂｄ」の値Ｃｂｄｍａｘの特定カーブを示す図
【図８】本実施形態に係る安定化条件範囲内の特定領域において、極めて小さなディスク面振れ特性がディスク面全面で得られる条件（調整パターン）を示す図
【図９】ディスク面の安定化が適正に行われた場合とそうでない場合のディスク半径方向のディスク形状についての説明図
【図１０】２つの異なるディスク仕様の光ディスクにおけるチルト角と面振れ安定性との関係を示す図
【図１１】本実施形態におけるチルト角検出センサの設置例を示す概略図
【図１２】実施形態３，４において用いるディスクカートリッジの構成例を示す図
【図１３】本実施形態に係るディスクカートリッジ内で安定化平面によりディスクを安定化させた状態を示す概略断面図
【図１４】本実施形態に係る記録／再生装置における制御系の構成を示すブロック図
【図１５】本実施形態におけるディスク安定化動作から記録／再生動作に係るフローチャート
【図１６】本実施例にて採用されるＣｂｄ調整値の例を示す図
【図１７】本実施例にて採用されるＣｂｄ調整値の例を示す図
【図１８】本実施例と比較例とにおけるディスク面振れ特性の試験結果を示す図
【図１９】比較例の構成の概略図
【符号の説明】
【０１０５】
１ 光ディスク
２ ハブ
３ スピンドルモータ
３ａ スピンドル
４ 光ピックアップ
５ スピンドルチャック
６ チルト角検出センサ
１０ 装置本体筐体
２０ ディスクカートリッジ
２１ ガイド部材
２３ 安定化平面
３０ 安定化板
４０，４３，４７ 移動ステージ
４２，４５，４６ 支持部材
Ｃｂｄ 光ディスク下面と安定化板表面との間隙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する記録ディスクをスピンドルに固定して回転させ、空気力学的な力を作用させる安定化板により、前記可撓性を有する記録ディスクのディスク面振れを抑制して安定化させ、記録／再生ヘッドの走査により前記記録ディスクに情報の記録および／または再生を行う記録／再生装置において、
前記安定化板を少なくとも前記記録ディスクの記録領域を覆う平板状とし、
前記スピンドルと前記安定化板間のディスク回転軸方向における相対距離を調整する位置調整手段を備えたことを特徴とする記録／再生装置。
【請求項２】
前記スピンドルに、前記位置調整手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の記録／再生装置。
【請求項３】
前記安定化板に、前記位置調整手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の記録／再生装置。
【請求項４】
前記記録ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角を検出するチルト検出手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の記録／再生装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の記録／再生装置に用いられる駆動方法であって、
ディスク回転数に対するスピンドルと安定化板間のディスク回転軸方向における相対位置の調整パターンを記憶し、記録および／または再生時のディスク回転数に応じて、前記相対位置を調整することを特徴とする記録／再生装置の駆動方法。
【請求項６】
前記記録ディスクの構成を変化させた場合の前記調整パターンを複数記憶し、使用される記録ディスクの構成に応じて前記調整パターンを選択することを特徴とする請求項５記載の記録／再生装置の駆動方法。
【請求項７】
前記記録ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角を検出するチルト検出手段を備え、検出されたチルト角が零近傍となるように前記相対位置を調整することを特徴とする請求項５記載の記録／再生装置の駆動方法。
【請求項８】
前記チルト角の最大値を−０．１ｄｅｇ以上＋０．１ｄｅｇ以下に調整することを特徴とする請求項７記載の記録／再生装置の駆動方法。
【請求項９】
可撓性を有する記録ディスクをスピンドルに固定して回転させ、空気力学的な力を作用させる安定化板により、前記可撓性を有する記録ディスクのディスク面振れを抑制して安定化させ、記録／再生ヘッドの走査により前記記録ディスクに情報の記録および／または再生を行い、前記スピンドルと前記安定化板間のディスク回転軸方向における相対距離を調整する位置調整手段を備えた記録／再生装置に装填され、前記記録ディスクを収納するディスクカートリッジであって、
前記安定化板を、少なくとも前記記録ディスクの記録領域を覆う平板状とし、カートリッジ内壁に設置したことを特徴とするディスクカートリッジ。
【請求項１】
可撓性を有する記録ディスクをスピンドルに固定して回転させ、空気力学的な力を作用させる安定化板により、前記可撓性を有する記録ディスクのディスク面振れを抑制して安定化させ、記録／再生ヘッドの走査により前記記録ディスクに情報の記録および／または再生を行う記録／再生装置において、
前記安定化板を少なくとも前記記録ディスクの記録領域を覆う平板状とし、
前記スピンドルと前記安定化板間のディスク回転軸方向における相対距離を調整する位置調整手段を備えたことを特徴とする記録／再生装置。
【請求項２】
前記スピンドルに、前記位置調整手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の記録／再生装置。
【請求項３】
前記安定化板に、前記位置調整手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の記録／再生装置。
【請求項４】
前記記録ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角を検出するチルト検出手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の記録／再生装置。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項記載の記録／再生装置に用いられる駆動方法であって、
ディスク回転数に対するスピンドルと安定化板間のディスク回転軸方向における相対位置の調整パターンを記憶し、記録および／または再生時のディスク回転数に応じて、前記相対位置を調整することを特徴とする記録／再生装置の駆動方法。
【請求項６】
前記記録ディスクの構成を変化させた場合の前記調整パターンを複数記憶し、使用される記録ディスクの構成に応じて前記調整パターンを選択することを特徴とする請求項５記載の記録／再生装置の駆動方法。
【請求項７】
前記記録ディスク外周部のディスク半径方向のチルト角を検出するチルト検出手段を備え、検出されたチルト角が零近傍となるように前記相対位置を調整することを特徴とする請求項５記載の記録／再生装置の駆動方法。
【請求項８】
前記チルト角の最大値を−０．１ｄｅｇ以上＋０．１ｄｅｇ以下に調整することを特徴とする請求項７記載の記録／再生装置の駆動方法。
【請求項９】
可撓性を有する記録ディスクをスピンドルに固定して回転させ、空気力学的な力を作用させる安定化板により、前記可撓性を有する記録ディスクのディスク面振れを抑制して安定化させ、記録／再生ヘッドの走査により前記記録ディスクに情報の記録および／または再生を行い、前記スピンドルと前記安定化板間のディスク回転軸方向における相対距離を調整する位置調整手段を備えた記録／再生装置に装填され、前記記録ディスクを収納するディスクカートリッジであって、
前記安定化板を、少なくとも前記記録ディスクの記録領域を覆う平板状とし、カートリッジ内壁に設置したことを特徴とするディスクカートリッジ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【公開番号】特開２００６−１０７６９９（Ｐ２００６−１０７６９９Ａ）
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１７６３２７（Ｐ２００５−１７６３２７）
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【出願人】（５０３３９１５７７）長太郎エンジニアリング株式会社 (16)
【公開日】平成１８年４月２０日（２００６．４．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月１６日（２００５．６．１６）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【出願人】（５０３３９１５７７）長太郎エンジニアリング株式会社 (16)
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