JP4190745B2 - 光ディスク駆動装置および光学的情報記録装置ならびに光学的情報再生装置 - Google Patents
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Description
【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するための光ディスク駆動装置および光学的情報記録装置ならびに光学的情報再生装置に関するものである。
【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。光ディスクを高密度化するための手法のうち、基本的な方法は記録／再生のために用いられる光のスポット径を小さくすることである。
【０００３】
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。
【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。
【０００６】
短波長，高ＮＡの大容量光ディスクとして、例えばＯ ＰＬＵＳ Ｅ（ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．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、光ディスクにおける面ぶれを安定化させる方法が知られている。
【０００８】
【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。
【０００９】
また、可撓性のある光ディスクを安定板上で回転させる方法では、特開平１０−３０８０５９号公報に記載されているように、単純な平板上で回転させると、光ディスクと安定化板が接して摺動し、このため光ディスクが振動して高周波の面ぶれが発生する。この面ぶれは、機械的なフォーカスサーボでは応答できない周波数領域にかかってくることが多く、残留サーボエラーを十分抑圧することができない。
【００１０】
さらに、面ぶれにより光ディスクと対物レンズとが摺動すると、発塵を引き起こして、その塵埃などがエラーを発生させる原因となる。特に特開平７−１０５６５７号公報に記載されているように、安定化板側に記録膜が存在する構成であると、摺動により光ディスクの記録膜を損傷して、直接エラーを引き起こすことになる。
【００１１】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、可撓性を有するシート状の光ディスクを用いて記録／再生を行う際に、光ディスクの両側において空気力により光ディスクの面ぶれを確実に抑制し、高密度の記録を可能にした光ディスク駆動装置および光学的情報記録装置ならびに光学的情報再生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、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取り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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光ディスク駆動装置であって、前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とし、この構成によって、シート状の光ディスクにおける面ぶれを安定化させた部位の前後位置に「逃げ」となる部分を設けたことにより、安定化させた部位における光ディスクの反発力を小さくすることができ、空気力による安定化力の効果が増大し、さらに、光ディスクを挟んで両側に安定化部材を設置したことにより、発生空気力をより安定化に寄与するような方向に作用させることができ、特に、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる記録面における回転軸方向の振れを効果的に安定させることができる。しかも、光ディスクの記録面と安定化手段との当接を防止することができ、書き込みあるいは読み取りのエラーを防ぐことができる。
【００１４】
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装置において、記録面側に設置された安定化手段により光ディスクに対する反発力を発生させることを特徴とし、この構成によって、光ディスクに作用する吸引力に対する反発力を発生させて、発生力のバランスを調整することができるため、面ぶれをより安定させることができる。
【００１６】
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装置において、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位に対して、記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設したことを特徴とし、この構成によって、両安定化手段の位置関係をずらすことにより、安定化手段によって発生する吸引力，反発力のバランスを調整することができる。
【００１７】
請求項４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集光させて情報を書き込む光学的書込手段と、この光学的書込手段により光ディスクに対して書き込み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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光学的情報記録装置であって、前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とし、この構成によって、請求項１に記載の発明の作用効果を奏して、光ディスクにおける書き込みが行われる部位の状態が安定し、書き込み記録密度を高めることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の光学的情報記録装置において、記録面側に設置された安定化手段により光ディスクに対して反発力を発生させることを特徴とし、この構成によって、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５記載の光学的情報記録装置において、記録面側に設置される安定化手段を光学的書込手段における光ディスク側に固定したことを特徴とし、この構成によって、光学的書込手段により光ディスクに対して書き込みが行われる部位に近い位置において安定化手段が良好に作用することになり、さらに光学的書込手段が移動する場合には安定化手段も共に移動させることができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の光学的情報記録装置において、光学的書込手段の上部に固定された安定化手段における光ディスクに対する対向設置距離を、光学的書込手段に設けられた集光用の対物レンズが制御動作によって光ディスクに最も近づく距離よりも短く設定したことを特徴とし、この構成によって、対物レンズの存在に影響されずに、安定化手段により良好な空気流を発生させることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項４〜７いずれか１項記載の光学的情報記録装置において、光学的書込手段により光ディスクに対して集光がなされる部位に対して、記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設したことを特徴とし、この構成によって、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００２４】
請求項９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集光させて反射光により情報を読み取る光学的読取手段と、この光学的読取手段により光ディスクに対して読み取り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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光学的情報再生装置であって、前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とし、この構成によって、請求項１に記載の発明の作用効果を奏して、光ディスクにおける読み取りが行われる部位の状態が安定し、読み取り精度を高めることができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の光学的情報再生装置において、記録面側に設置された安定化手段により光ディスクに対して反発力を発生させることを特徴とし、この構成によって、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０記載の光学的情報再生装置において、記録面側に設置される安定化手段を光学的読取手段における光ディスク側に固定したことを特徴とし、光学的読取手段により光ディスクに対して読み取りが行われる部位に近い位置において安定化手段が良好に作用することになり、さらに光学的読取手段が移動する場合には安定化手段も共に移動させることができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１記載の光学的情報再生装置において、光学的読取手段の上部に固定された安定化手段における光ディスクに対する対向設置距離を、光学的読取手段に設けられた集光用の対物レンズが制御動作によって光ディスクに最も近づく距離よりも短く設定したことを特徴とし、この構成によって、請求項７に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１２いずれか１項記載の光学的情報再生装置において、光学的読取手段により光ディスクに対して集光がなされる部位に対して、記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設したことを特徴とし、この構成によって、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３１】
【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。
【００３２】
図１は本発明の第１実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図であり、１は可撓性を有するシート状の光ディスク、２は光ディスク１のハブ１ａを保持するスピンドルシャフト、３はスピンドルシャフト２を回転駆動するスピンドルモータ、４は、光ディスク１に対して情報の書き込みを行う記録手段、および書き込まれた情報の読み取りを行う再生手段としての光ピックアップ、５は、図示しない光源からの光を光ディスク１に対して集光し、かつ光ディスク１からの反射光が通過するように光ピックアップ４に設けられた対物レンズ、６は光ピックアップ４を光ディスク１の半径方向へ移動させるピックアップ用位置決め装置、７は、光ディスク１を介して光ピックアップ４に対向設置され、光ディスク１の面ぶれを防止するための第１の安定化ガイド材、８は第１の安定化ガイド部材７を光ピックアップ４と連動して光ディスク１の半径方向へ移動させる安定化ガイド用位置決め装置、９は、光ピックアップ４の上部に固定され、かつ対物レンズ５における光入射／出射面部分を開放する通孔９ａが形成され、第１の安定化ガイド部材７と共に光ディスク１の面ぶれを防止するための第２の安定化ガイド材、１０は前記各構成部材を収納する装置本体である。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）は前記光ピックアップを構成する記録手段と再生手段の説明図であり、記録手段としては、図２（ａ）に示すように、入力された記録信号に対してデジタル信号化処理，信号圧縮処理などを行う信号処理回路１１と、信号処理回路１１からの出力に基づいてレーザ駆動制御信号を生成するレーザ駆動制御回路１２と、レーザ駆動制御回路１２からの出力を受けて半導体レーザなどからなるレーザ光源１４を駆動するレーザ駆動部１３などからなっており、レーザ光源１４から出射した高出射エネルギの出射光Ｌａが、図１に示す光ピックアップ４の対物レンズ５により集光されて光ディスク１の記録面を光スポットとして照射し、ビット形成による情報記録が行われる。
【００３４】
また、再生手段としては、図２（ｂ）に示すように、フォトダイオードなどからなる光電変換素子１７と再生信号処理回路１８などからなり、光ディスク１の記録面に形成されている記録ビットに対して、レーザ光源１４から低出射エネルギのレーザ光が出射され、その反射光Ｌｂを対物レンズ５を通して光電変換素子１７で受光し、光電変換素子１７からの出力に再生信号処理回路１８で信号伸張処理などを施して再生信号を生成する。
【００３５】
光ディスク１は、図３の断面図に示すような構成であって、記録層２０が光ピックアップ４の対物レンズ５に対向し、基板２１が第１の安定化ガイド部材８に対向するように、スピンドルシャフト２に設けられたチャッキング部にセットされる。
【００３６】
本実施形態における光ディスク１の具体例を説明する。基板とし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-Ｙ2Ｏ3）-ＳｉＯ2，７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ，１０ｎｍ／ＺｎＳ-ＳｉＯ2，８０ｎｍ／Ｓｉ3Ｎ4 ４０ｎｍ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。
【００３７】
図４の説明図を参照して本実施形態における可撓性を有するシート状の光ディスクの面ぶれ安定化について説明する。記録／再生時、前記構成の可撓性を有する光ディスク１を、光ピックアップ４および第２の安定化ガイド部材９と第１の安定化ガイド部材７との間で回転させる。回転している光ディスク１は、それ自体、小さいながら剛性を持ち、また回転すると遠心力の作用により、真っ直ぐな状態になろうとする力を持つ。
【００３８】
図４に示すように光ピックアップ４の上部には、対物レンズ５よりも光ディスク１側に第２の安定化ガイド部材９が設けられている。光ディスク１が回転すると空気流が生じる。光ディスク１に対して第１の安定化ガイド部材７を近づけると、ベルヌーイの法則に基づき第１の安定化ガイド部材７におけるディスク侵入側では圧力上昇が生じて光ディスク１が反発して浮上し、その後、第１の安定化ガイド部材７の凸形状にしたがって隙間が狭まるので、流速が高まって圧力が減少して、光ディスク１は第１の安定化ガイド部材７に近づく。
【００３９】
さらに本実施形態では、図４に示すように、光ピックアップ４に空気流の圧力を高める形状の第２の安定化ガイド部材９を設けたため、第２の安定化ガイド部材９が光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７の方へ押すような状態になり、光ディスク１における面ぶれの抑圧がより良好に行われる。これにより、大きな面ぶれ（ディスク回転軸方向の振れ）を減少させることができる。
【００４０】
本実施形態では、第１の安定化ガイド部材７を光ディスク１の基板２１に対向設置させ、かつ第２の安定化ガイド部材９が光ピックアップ４の上部のみに設置させている。例えば図４の構成例では、第１の安定化ガイド部材７として、光ディスク１との対向面が円弧状をなす円柱状のものを用いており、第１の安定化ガイド部材７による前記空気圧の作用によって光ディスク１において面ぶれが安定する部位はＡ点である。この部位Ａにおいて空気力で面ぶれ最小にするのであるから、部位Ａの近傍に撓みに起因するひずみが発生する。そのためディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気圧の作用を生じさせない領域（第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９がない空間部）Ｂ，Ｃを設け、面ぶれを安定化させた部位Ａの前後位置に光ディスク１に「逃げ」となる部分を存在させることによって、面ぶれを安定化させた部位Ａにおける光ディスク１における反発力を小さくするようにしている。
【００４１】
図４における部位Ａ，Ｂ，Ｃにおける圧力の関係は、それぞれの部位の圧力をＰａ，Ｐｂ，Ｐｃとすると、Ｐｂ＞Ｐａ＞Ｐｃの関係が成立することが必要となる。
【００４２】
すなわち、Ｐｂ＞Ｐａの関係にすることにより、光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７から離れさす力を発生させ、光ディスク１と第１の安定化ガイド部材７とが摺接して、異常振動あるいは塵埃などを発生することを防止する。また光ディスク１が第１の安定化ガイド部材７から適当な距離を保って面ぶれを安定化させるため、光ピックアップ４側から第１の安定化ガイド部材７へ光ディスク１を押す力が必要となるため、Ｐａ＞Ｐｃの関係にすることが必要になる。
【００４３】
前記部位Ａにおける面ぶれを減らす力は、物理的に位置が固定している第１の安定化ガイド部材７に空気圧（負圧）より光ディスク１が吸い寄せられる力のことである。具体的には、第１の安定化ガイド部材７により光ディスク１を上方へ引っ張り、第２の安定化ガイド部材９が下方から上方へ光ディスク１を押すことによって、光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７（位置の基準となる）に押し付ける力がさらに増えて、光ディスク１における面ぶれを減らすことができる。第２の安定化ガイド部材９により光ディスク１を下方から上方に押す力は、空気圧（正圧）であって第２の安定化ガイド部材９からみると反発力となる。
【００４４】
前記のような各部の関係構成によって、光ディスク１に対する空気力による面ぶれ安定化力の効果が増大することになる。
【００４５】
万一、第２の安定化ガイド部材９において負圧を発生させて光ディスク１に対する吸着力が生じると、光ディスク１の両側において負圧が発生することになり、第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９間における圧力の差分が小さくなり、光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７に押し付ける力が減少して、光ディスク１に対する面ぶれ抑制の力が小さくなってしまう。
【００４６】
本実施形態では、光ディスク１における記録層２０とは反対側である基板２１側に第１の安定化ガイド部材７が存在し、光ディスク１の記録層２０に対して記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂを集光して記録／再生を行う。第１の安定化ガイド部材７は記録層２０の反対側の基板２１側を安定化させる。このことにより、万一、第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１とに摺動状態が発生しても記録層２０を損傷させることにならず、エラーの発生の直接原因にはならない。また、光ディスク１は、通常、記録層２０側が凸状に反る。これは記録層２０におけるスパッタ膜が圧縮応力であることに対応する。このため、基板２１側から押すようにして第１の安定化ガイド部材７を当てる方が、より第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１との圧着力が安定することになり、面ぶれに対する圧縮が良好になる。
【００４７】
また光ディスク１における記録層２０側の面ぶれを安定化させた部位Ａの反対側に対して直接的に記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂが入出射するので、万一、光ディスク１が第１の安定化ガイド部材７と摺動して傷がついたとしても、その傷は記録層２０には付かないため記録／再生上のエラーを発生することがなくなり、また、光ディスク１の基板２１には傷が付いても記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂは基板２１を通らないため、基板２１の傷の影響、および基板２１の光学特性の影響を受けることがなく、例えば基板２１としては不透明のものでもよい。
【００４８】
本実施形態における第２の安定化ガイド部材９の作用について説明する。ベルヌーイの法則により、既述した安定化の空気力は、光ディスク１と安定化ガイド部材７，９とが近いほど大きくなる。このため、第１の安定化ガイド部材７は光ディスク１に近接させる必要がある。しかし、第２の安定化ガイド部材９は光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７側に押すことによって面ぶれを低減する、いわゆる「従」の作用でよいから、光ディスク１の記録層２０への摺動傷の発生を防ぐために、第１の安定化ガイド部材７表面と光ディスク１間の距離よりも、第２の安定化ガイド部材９とディスク１記録層表面の距離の方が長くなることが必要である。したがって、本実施形態では、第２の安定化ガイド部材９は第１の安定化ガイド部材７に比べて光ディスク１表面との距離を長く設定してある。
【００４９】
また、第２の安定化ガイド部材９では主に反発力を生じるようにしているため、第２の安定化ガイド部材９と光ディスク１の記録層２０との衝突はほとんど生じることはない。さらに、第２の安定化ガイド部材９を対物レンズ５の設置位置よりも光ディスク１表面に対して突き出すように設置してあるため、対物レンズ５と光ディスク１が直接衝突することはなく、対物レンズ５は衝突から保護される。
【００５０】
第２の安定化ガイド部材９と光ディスク１表面との距離は５０μｍから１５０μｍとなるように設定する。近過ぎる両者が摺動を生じやすくなる。光ディスク１の面ぶれは１０μｍ未満であるが、安定点の周辺に向かって徐々に面ぶれが大きくなっていくため、余裕を見て１０μｍより大きくして５０μｍと設定することが望ましい。また高ＮＡの対物レンズ５の制御作動距離は０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度であるため、第２の安定化ガイド部材９は前記制御作動距離よりも光ディスク１側に設置しなくてはならない。このことから、第２の安定化ガイド部材９と光ディスク１表面との距離は５０μｍ〜１５０μｍとなるように設定することが望ましい。
【００５１】
図４の説明図を参照してさらに具体的に説明する。図４において、第１の安定化ガイド部材７以外の構成部材または装置本体ケース、あるいは光ディスク１をカートリッジに収納した状態において使用する場合は、そのカートリッジによってベルヌーイの法則による作用が働かないように、それらから光ディスク１を１ｍｍ程度以上離しているとする。ただし、例外的に対物レンズ５が高ＮＡの場合には、作動距離が短くなるため、対物レンズ５が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ位まで近づくことになる。したがって、第２の安定化ガイド部材９は０．２ｍｍ未満の距離まで近づく。また第２の安定化ガイド部材９と光ディスク１の最近接点の距離は略５０μm〜１５０μmである。
【００５２】
さらに、図５に図４の構成における光ディスクの面ぶれの測定結果を示す。第１の安定化ガイド部材７は先端形状が半径５０ｍｍ、直径が２０ｍｍであり、光ディスク１は、８０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートに０．６５μｍピッチのトラッキング用の溝を形成し、記録膜をスパッタリングで形成したものであって、半径４５ｍｍ、その回転数は２０００ｒｐｍとし、レーザ変位計を用いて安定した状態の面ぶれを測定したものである。
【００５３】
第１の安定化ガイド部材７には異常振動がなく、かつ光ディスク１にも摺動傷は発生しなかったので、過度の空気浮上が行われず摺動状態が生じていなかったと判断することができる。また、ディスク面ぶれは２μｍ程度であって、通常の剛体のディスクが５０μｍ以上の面ぶれを生じることからすると、極めて小さいことが分かる。
【００５４】
本実施形態の両安定化ガイド部材７，９は、装置本体ケースに設置しても、カートリッジ内に内設しても、いずれの場合にも前記のような良好な面ぶれ安定化が得られた。
【００５５】
そして、前記構成の本実施形態によるディスクシステムを波長４０５ｎｍ、かつＮＡ０．９の光ピックアップを用いて記録再生を行った。例えば光ディスクにおける記録位置は半径４５ｍｍとし、最短記録ビット長を０．１２μｍ、かつランダムなデジタルデータを１−７ＲＬＬで変調して記録した。
【００５６】
そして、記録線速度は１０ｍ／ｓ，記録ピークパワーは５ｍＷ，消去パワーは２．６ｍＷ，記録ボトムパワーは０．１ｍＷの３値変調，再生は０．２５ｍＷで行ったとき、基本クロックと記録信号との間のジッターは８％未満であった。さらに記録信号のエンベロープの乱れもなく、安定したフォーカスおよびトラッキングが行われていた。記録再生ともフォーカスの残留エラーを測定したが、デフォーカス量は±０．１２μｍ以下になっていた。０．８以上の高いＮＡでは、デフォーカスマージンがきわめて狭く、ＤＶＤなどに比べて数分の１しかなく、デフォーカス量を±０．２μｍ以下にすることが必須である。その意味において本実施形態では十分なフォーカス安定化が行われていたといえる。
【００５７】
また、線速度を２０ｍ／ｓに上げて再生を行ってデフォーカスを評価したが、その量は前記と同様に±０．１２μｍ以下であった。従来の高剛性ディスクでは、線速度を上げると、共振などの作用のために面ぶれが増え、かつ面ぶれの周期が回転数に応じて速くなり、フォーカスサーボの追随が困難となって、デフォーカス量が増えるのに比べると良い結果が得られた。これは、本実施形態において、空気力安定化を用いているために高線速になるほど安定化させる力が大きくなるからである。
【００５８】
本実施形態において、空気力安定化を効果的に得るためには各部材における動作タイミングを考慮する必要がある。本実施形態における記録／再生時の動作を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
すなわち、図示しない中央演算処理回路にスタート信号が入力することによって、スピンドルモータ４が始動して光ディスク１を回転させ（Ｓ１）、所定の回転数に達したときに（Ｓ２のＹＥＳ）、第１の安定化ガイド部材７を光ディスク１に対する所定の接近位置まで移動させる（Ｓ３）。ここでレーザ変位計などを用いて面ぶれの測定を行って所定の面ぶれ安定範囲に入ったときに（Ｓ４のＹＥＳ）、光ピックアップ４を光ディスク１に対する所定の接近位置まで移動させ（Ｓ５）、この時点で記録／再生を開始する（Ｓ６）。
【００６０】
そして、第１の安定化ガイド部材７を安定化ガイド用位置決め装置８により、また光ピックアップ４をピックアップ用位置決め装置６により連動して、光ピックアップ４および第２の安定化ガイド部材９と、第１の安定化ガイド部材７とが互いに対向するように光ディスク１の半径方向に移動させ（Ｓ７）、全信号の記録／再生が終了するまで継続する（Ｓ８）。
【００６１】
第１の安定化ガイド部材７の形状としては、前記形状のものが基本的なものであるが、図７に示す第１の安定化ガイド部材２５のように形成することによって、より面ぶれを安定化させることができた。図７に示す第１の安定化ガイド部材２５において、光ディスク１が進入する側を凸形状をなす正圧発生部２５ａとし、この正圧発生部２５ａにより突入する空気によって圧縮されて大気圧に比して圧力が高まるため、第１の安定化ガイド部材２５と光ディスク１の間に反発力が生じる。また、第１の安定化ガイド部材２５の光ディスク１が排出する側を凹形状をなす負圧発生部２５ｂとし、この負圧発生部２５ｂにより流れる空気が急激に膨張して大気圧に比して負圧となるため、第１の安定化ガイド部材２５と光ディスク１の間に吸着力が働くようになる。
【００６２】
このように第１の安定化ガイド部材２５と光ディスク１との間におけるベルヌーイの法則による空気圧の差により生じる吸着力と反発力のバランスのみで光ディスク１の面ぶれを安定化させることができることになる。
【００６３】
さらに、第１の安定化ガイド部材２５における正圧発生部２５ａと負圧発生部２５ｂとの境目（ガイド面曲率境界線）に平坦部２５ｃを設けることにより、面ぶれ安定領域の広がりを大きく取れるようにしている。このように第１の安定化ガイド部材２５において、反発力と吸着力との両方を発生させて、これらの作用力によって光ディスク１と第１の安定化ガイド部材２５との距離を安定化させることができる。
【００６４】
また、第２の安定化ガイド部材９の構成は、第１の安定化ガイド部材７，２５と形状は同様なものでよく、第１の安定化ガイド部材７，２５とは、対物レンズ５における光源からの光の入射／出射を妨げない光路を確保した構成にする必要がある点で差異がある。例えば第２の安定化ガイド部材９に光の入射／出射用の通孔を形成したり、あるいは通孔に光学的部品を設置したものであってもよく、さらには、第２の安定化ガイド部材９全体を対物レンズ５の光の入射／出射に影響を与えない光学的材料にて形成することなどが考えられる。
【００６５】
また、第１，第２の安定化ガイド部材７，９，２５の材質としては、表面において空気が円滑に流れる高滑性と、高温に耐え得る耐温度特性とに優れたものが望ましく、例えばステンレス材を例示することができる。
【００６６】
なお、第１の安定化ガイド部材７，２５は、図８に示すように、光ディスク１に対向させて周方向に複数箇所に設置することによって、光ディスク１あるいは装置の設計，仕様に適応した光ディスク１の安定状態を適宜設定することが考えられる。
【００６７】
本実施形態では、空気力によって面ぶれあるいはチルトを補正することから、必然的に光ディスク１は柔らかく可撓性を有していなければならない。その結果として、安定化ガイド部材で安定化していない領域では、光ディスク１には、ＣＤなどの通常のディスク材料のものに比べて大きな面ぶれが生じ、０．５ｍｍ程度までの面ぶれは容易に発生する。この面ぶれを、ピックアップ４周辺の光安定化ガイド部材で一気に５μｍ以下に収束することは場合によっては困難である。
【００６８】
そこで本実施形態では、図８に示すように、第１の安定化ガイド部材７を、光ディスク１の周方向で、かつ光ピックアップ４の周辺から離した位置に複数個設置することにより、光ディスク１全体を粗安定化し、主安定面（光ピックアップ４付近）で更なる安定化を図るようにすることにより、装置システム設計のマージンを向上することができた。
【００６９】
粗安定化のために設置される第１の安定化ガイド部材７は、安定化作用においてはそれほどの精密さがある必要はない。０．５ｍｍほどに達する大きな面ぶれを取ればよいので、形状も主として反発力を発生させればよく、単純な球面状の凸形状の作用で十分である。むしろ摺動を発生させない設置構成にすることが必要である。これは、摺動で不要な振動を引き起こさないほうが好ましいからである．このため、粗安定化のための補助ガイドとしての第１の安定化ガイド部材７は、光ピックアップ４近傍の主ガイドとしての第１の安定化ガイド部材７よりも形状の大きい方が、浮上量が大きくなって好ましい。すなわち、ガイド形状の大きい方が浮上量は大きくなる傾向にあるからである。
【００７０】
例えば主ガイドとしての第１の安定化ガイド部材７が直径１０ｍｍの円柱であるとすると、補助ガイドとしての第１の安定化ガイド部材７がこれより大きい直径２０ｍｍとすると浮上量は補助ガイドのほうが大きくなる。このようにしたことによって、摺動の発生の頻度を小さくすることができた。
【００７１】
また、第１の安定化ガイド部材７の形状が、円柱であり、かつ先端が半球形状をしている場合、光ディスク１に平行な断面の面積と浮上量とは比例関係がある。そのため前記補助ガイドが大きければ浮上量は大きいところで安定する。
【００７２】
図１に示す第１実施形態では、第１の安定化ガイド部材７および安定化ガイド用位置決め装置８を装置本体１０内における上部に設置している。したがって、使用者は、光ディスク１をカートリッジなしの裸の状態で取り扱うことができる。
【００７３】
この場合、光ディスク１は薄いシート１枚であるため、例えば袋に入れて取り扱い、使用するときに取り出して、スピンドルシャフト２にセットして使うようにすることにより、安価な光学的情報記録媒体とすることができる。
【００７４】
図９は本発明の第２実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図であり、第２実施形態が第１実施形態と異なる構成は、１枚の光ディスク１を開口窓２６，２６を設けたディスクカートリッジ２７に内蔵し、このディスクカートリッジ２７を装置内の所定の位置にセットし、図示しない操作手段によってシャッタ２８，２８を移動させ、開放された開口窓２６，２６に第１の安定化ガイド部材７と光ピックアップ４および第２の安定化ガイド部材９を挿入するように移動して、記録／再生が可能な状態にするようにした点である。
【００７５】
ディスクカートリッジ２７としては、一般的な構成のものを採用することができるため、コストアップを伴うことはない。
【００７６】
図１０は本発明の第３実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図であり、第３実施形態では、第１の安定化ガイド部材３０をディスクカートリッジ３１の内部に設置したものである。この場合、第１の安定化ガイド部材３０は、図１１に示すように、光ディスク１における径方向に延在させる横長形状であって、第１，第２実施形態のような安定化ガイド用位置決め機構８を不要にしている。この第１の安定化ガイド部材３０の作用によって光ディスク１の面ぶれ安定化が第１実施形態にて説明したと同様に生じるようになっており、第１の安定化ガイド部材３０によって、最も光ディスク１の面ぶれを安定化することができる領域が、光ピックアップ４の集光点に位置するように第１の安定化ガイド部材３０が設置されている。
【００７７】
第３実施形態では、図示しない操作手段によってシャッタ２８を移動させ、開放された開口窓２６に第２の安定化ガイド部材９と光ピックアップ６の一部を挿入するように移動して、記録／再生が可能な状態にする。
【００７８】
第３実施形態では、第１の安定化ガイド部材３０がディスクカートリッジ３１に内蔵されるために、装置の全体構成としては剛体基板の光ディスクを用いる従来の装置の構成と略同一にすることができるため、このような剛体基板を用いる光ディスクのシステムとの互換性を取ることが容易になる。
【００７９】
図１２は本発明に係るディスクカートリッジの実施形態を説明するための平面図、図１３は図１２におけるＡ−Ａ線一部断面図であり、第１実施形態の光学的記録／再生装置と同様な装置に使用することが可能なディスクカートリッジである。
【００８０】
図１２，図１３に示すように、ディスクカートリッジ３３内には可撓性を有するシート状の光ディスク１が複数枚収納することができ、チェンジャーとして使用することができる構成になっており、収納されている光ディスク１の枚数分、容量を増やすことができる。多数の光ディスク１をディスクカートリッジ３３に収納しても、光ディスク１の肉厚が薄いため、ディスクカートリッジ３３の全体体積が大きくならない。
【００８１】
本実施形態のディスクカートリッジ３３は、各光ディスク１の一端部を、光ディスク１を支えるディスクトレイ３４に挟んで、重ねた状態で収納する構成になっており、光ディスク１と共にディスクトレイ３４を記録／再生装置と、このディスクカートリッジ３３間において出し入れすることによってチェンジャー動作を行う。
【００８２】
ディスクトレイ３４には１枚ごとに異なる位置にディスクトレイ識別部３５が突設されており、この異なる位置を検知して出し入れするチェンジャー機構（図示せず）を記録／再生装置側に設置することによって、光ディスクを１枚ごとに区別して出し入れすることを可能にしている。
【００８３】
本実施形態では、光ディスク１が薄いためディスク間隔が狭い。このため、記録／再生装置のチェンジャー機構が上下の異なる光ディスク１を区別することができるように、各ディスクトレイ３４において、図１２に示すように、横方向に異なる位置にディスクトレイ識別部３５を設置してある。記録／再生装置側は、この横方向に異なる位置にあるディスクトレイ識別部３５を、例えば図示しないアーム部材をディスクトレイ識別部３５に形成した孔３５ａに引っ掛けるようにし、そのアーム部材を移動させることによって、光ディスク１をディスクカートリッジ３３に対して出し入れすることができる。ディスクトレイ識別部３５を上下に設置する構成に比べて、本実施形態のような構成では、横方向における距離が比較的広いために、識別が容易に行えることになる。
【００８４】
このように、図１２，図１３に示すディスクカートリッジ３３は、単にディスクトレイ３４を重ねた構造であるため、きわめて簡便な構造となり、しかも小型で大容量なカートリッジとすることができる。
【００８５】
なお、前記実施形態の説明では相変化記録層を用いた書換型の光ディスクについて説明したが、本発明は、可撓性を有する光ディスクのガイド安定化における、さらなる高精度化のためのガイド形状と、その記録／再生システムへの応用が可能であるため、エンボスピットを用いる再生型光ディスク、あるいは光磁気型の記録ディスクなどの光を集光して記録再生する他の光ディスクにおいても同様な効果を見込むことができる。
【００８６】
また、第１の安定化ガイド部材あるいは第２の安定化ガイド部材については、各種形状，構造のものを採用することができ、例えば図１４〜図１９に示すものを例示することができる。図１４（ａ），（ｂ）に示す安定化ガイド部材４０，４１は図７にて説明した構成のものであって、凸形状の第１ガイド面４０ａ，４１ａと、凹形状の第２ガイド面４０ｂ，４１ｂと、平坦面４０ｃ，４１ｃとから表面形成されており、図１４（ａ）の安定化ガイド部材４０は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に配設されるものであり、図１４（ｂ）の安定化ガイド部材４１は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に移動可能に設置されるものである。
【００８７】
なお、図１４（ａ），（ｂ）に示す安定化ガイド部材４０，４１において、平坦面４０ｃ，４１ｃをなくして、第１ガイド面４０ａ，４１ａと第２ガイド面４０ｂ，４１ｂのみを形成したものであってもよい。
【００８８】
図１５，図１６に示す安定化ガイド部材４２，４３は、ディスク回転方向の上流側から順に、凸形状の第１ガイド面４２ａ，４３ａと、平坦面４２ｃ，４３ｃと、凸形状の第２ガイド面４２ｂ，４３ｂとから表面形成されており、図１６（ａ）の安定化ガイド部材４２は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に配設されるものであり、図１６（ｂ）の安定化ガイド部材４３は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に移動可能に設置されるものである。
【００８９】
なお、図１６（ａ），（ｂ）に示す安定化ガイド部材４２，４３において、平坦面４２ｃ，４３ｃをなくして、第１ガイド面４２ａ，４３ａと第２ガイド面４２ｂ，４３ｂのみを形成したものであってもよく、また、第２ガイド面４２ｂ，４３ｂをなくして、第１ガイド面４２ａ，４３ａと平坦面４２ｃ，４３ｃのみを形成したものであってもよい。
【００９０】
図１７，図１８に示す安定化ガイド部材４４は、ディスク回転方向の上流側から順に、凸形状で、かつディスク回転方向と直交する方向の面が曲面をなす第１ガイド面４４ａと、ディスク回転方向と直交する方向の側部が曲面をなす平坦面４４ｃと、凸形状で、かつディスク回転方向と直交する方向の面が曲面をなす第２ガイド面４４ｂを表面形成している。この安定化ガイド部材４４は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に移動可能に設置されるものである。
【００９１】
なお、図１７，図１８に示す安定化ガイド部材４４において、平坦面４４ｃをなくして、第１ガイド面４４ａと第２ガイド面４４ｂのみを形成したものであってもよく、また、第２ガイド面４４ｂをなくして、第１ガイド面４４ａと平坦面４４ｃのみを形成したものであってもよい。
【００９２】
図１９に示す安定化ガイド部材４５は、基本的に円柱状のものであって、図４に示す安定化ガイド部材８と同様に、光ディスク１に対向する端面に曲面４５ａを表面形成したものである。
【００９３】
図２０は本実施形態における光ディスクとガイド安定化部材との関係における変形例の説明図であり、本例では、第１の安定化ガイド部材７の中心部線（最も突出して空気圧が変化する部位）が、第２の安定化ガイド部材９の中心部線（最も突出して空気圧が変化する部位）Ｌ9よりも空気流の上流側に設置してある。したがって、両安定化ガイド部材７，９が同様に半球状形状であっても、安定化しなければならない光ディスク１上の対物レンズ５による集光点において、第１の安定化ガイド部材７からは吸引力を受け、第２の安定化ガイド部材９からは反発力を受けることになり、光ディスク１は、第１の安定化ガイド部材７に対して２重の力で押されることになり、面ぶれをよりよく抑圧することができる。安定化ガイド部材が半球形状である場合、空気流の上流側では主に反発力が、また下流側では吸引力がそれぞれ支配的に作用するため、図２０に示すように各中心線Ｌ7，Ｌ9の位置関係を空気流の方向にずらすことにより、力のバランスを容易に調整することができる。
【００９４】
図２１は本実施形態における光ディスクとガイド安定化部材との関係における他の変形例の説明図であり、本例が図２０に示す例と異なる点は、第２の安定化ガイド部材９の形状であって、図２０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が、本例においても、第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９とにおける各中心部線Ｌ7，Ｌ9の位置関係を空気流の方向にずらすことにより、力のバランスを容易に調整することができる。
【００９５】
以下、図２２〜図２４を参照して本実施形態の効果について具体的に検証する。
【００９６】
図２２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が、第１の安定化ガイド部材７は、先端が半径５０ｍｍ、直径が２０ｍｍの円柱状をしたものであり、第２の安定化ガイド部材９は先端がくさび形状、断面２０ｍｍ角の角柱状をしたものであり、各部材の寸法関係は図示した通りであり、また第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９とにおける各中心部線Ｌ7，Ｌ9は３ｍｍ離れている。
【００９７】
図２３（ａ），（ｂ）は図２２に示す構成例における第１の安定化ガイド部材と第２の安定化ガイド部材とにおける空気圧の発生を測定した結果の説明図であり、それぞれ縦軸は発生空気圧であって原点が大気圧、横軸が第１の安定化ガイド部材の左端からの位置を示す。
【００９８】
図２３（ａ）に示すように、第１の安定化ガイド部材７において、第１の安定化ガイド部材７の左側において、一旦、大気圧より高く正圧となり、その後、第１の安定化ガイド部材７の略中央部で急激に負圧に変化する。これに対して、図２３（ｂ）に示すように、第２の安定化ガイド部材９は、全体として正圧を発生し、光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７に押すように作用する。
【００９９】
また第１の安定化ガイド部材７は、第２の安定化ガイド部材９に比べて光ディスク１との距離が数１０μｍ離れているので、発生する力は小さい。この力は大きくても差し支えないが、光ディスク１と各安定化ガイド部材７，９との距離によって圧力が決まるため、本実施形態においては圧力が第１の安定化ガイド部材７の方が大きくなるように設定する。
【０１００】
第１の安定化ガイド部材７における負圧で光ディスク１を上方へ引っ張り上げるとき、第２の安定化ガイド部材９における正圧で光ディスク１を上方へ押すようにすれば、結果として光ディスク１は第１の安定化ガイド部材７側へ強く押し付けられることになる。このようにして押し付けられて、第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１との間隔が狭くなると、第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１間の空気軸受としての力が増え、第１の安定化ガイド部材７の左側における正圧も増加する。したがって、第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１との摺接も生じなくなる。
【０１０１】
これらのことから、第１の安定化ガイド部材７による作用圧力が負圧になったところで第２の安定化ガイド部材９の作用圧力が最大の位置に、記録／再生点が位置することが理想（記録／再生点＝面ぶれ最小点）である。
【０１０２】
本実施形態のように第２の安定化ガイド部材９を光ピックアップ４に設けているので、対物レンズ５の保護カバーとしての第２の安定化ガイド部材９における形状上の制約のため、すなわち対物レンズ５の大きさよりも外側に第２の安定化ガイド部材９が広がっていなくてはならないことから、第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９とにおける各中心部線Ｌ7，Ｌ9間の距離が決定する。本実施形態における面ぶれの最小点は、第１の安定化ガイド部材７の中心部線Ｌ7よりも図において右側になるため、第１の安定化ガイド部材７の中心部線Ｌ7は第２の安定化ガイド部材９の中心部線Ｌ9よりも右側（本実施形態では３ｍｍ）にあることが望ましい。
【０１０３】
（表１）は図２２に示す構成における面ぶれ状態を、図５にて説明した測定法と同様にして測定した結果をまとめた表であり、本実施形態のように光ディスク両側に安定化ガイド部材を設置した構成のものと、光ディスク片側に安定化ガイド部材を設置した構成のものと、光ディスク全面にガイド部材を設置したものとを比較した。
【０１０４】
【表１】
【０１０５】
（表１）にて分かるように、本実施形態の構成では面ぶれが略２μｍであって、９０％以上の時間、面ぶれ量は０．５μｍ以下であった。
【０１０６】
また、従来例のようにディスク全面に対してガイド部材を延在させたものでは、ガイド部材による摺傷が数分間の回転により発生したが、本実施形態の構成のように安定化ガイド部材を設置した場合には目視ではほとんど認められなかった。
【０１０７】
図２２の構成例を採用した光ピックアップ４において、フォーカスサーボを入れたときに観察されるトラッキングエラー信号を測定した。その結果は図２４（ａ），（ｂ）に示す通りである。光源から出射される光ビームの波長は４０５ｎｍであり、対物レンズ５のＮＡは０．８５である。光ディスク１は前記と同様に半径４５ｍｍ、かつ駆動回転数は２０００ｒｐｍである。
【０１０８】
図２４（ａ）がフォーカスサーボ・オフ、図２４（ｂ）がフォーカスサーボ・オンである。光ディスクではフォーカスサーボをオンして、光を集光する点がディスク記録面上に１μｍ程度以下の誤差にならないと、トラッキングエラー信号は発生しない。図２４（ａ），（ｂ）をみると、フォーカスサーボがオフの状態でも良好にかつ均一にトラッキングエラー信号が得られており、本実施形態ではきわめてフォーカス誤差が小さいことが証明される。このようにフォーカスサーボをしていない状態で誤差が小さいということは、光ディスクの面ぶれがきわめて小さいことに対応しており、本実施形における有効性の実証データであるといえる。
【０１０９】
このように、前記各実施形態によれば、可撓性のある光ディスク１を両安定化ガイド部材（例えば第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９）の対向位置で回転させたとき、光ディスク１における基板側の第１の安定化ガイド部材７が、光ディスク１に対して回転方向の上流側で正圧を発生させることにより、その部位において光ディスク１と第１の安定化ガイド部材７には反発力が働き、ある距離を持って光ディスク１が第１の安定化ガイド部材７に対して浮上する。さらに回転方向の下流側において第１の安定化ガイド部材７の形状を変えて負圧を発生させることで、その部位において光ディスク１は第１の安定化ガイド部材７側への吸引力を受ける。ただし、光ディスク１は、ある程度の剛性を持つため、直ちに第１の安定化ガイド部材７に対して当接して擦れを生じるようなことはない。
【０１１０】
また光ピックアップ４側（光ディスク１における記録膜側）にも、主としてピックアップ４側から光ディスク１側への作用力を発生する第２の安定化ガイド部材９を設けたことにより、光ピックアップ４側から光ディスク１への反発力、そして光ディスク１における基板側の第１の安定化ガイド部材７への吸着力と同じ向きの二重の力が働くため、面ぶれ安定化がよりよく行われる。
【０１１１】
このように光ディスク１は、基板側に配設された１個の第１の安定化ガイド部材７から反発する空気力を受けた後に、前記空気力とは反対向きの吸引される力を受け、さらに同時に光ピックアップ側に配設された第２の安定化ガイド部材９からの反発力を受けることにより、光ディスク１と第２の安定化ガイド部材９とは、ある一定距離を保ち、かつこの距離が安定しながら光ディスクが回転することになる。したがって、この安定領域に対して記録／再生用の光を集光することによって、光ディスク１における面ぶれ，チルトが小さい領域に対して記録／再生を行うことができるようになる。
【０１１２】
第１の安定化ガイド部材７は吸着力をも発生するのに対して第２の安定化ガイド部材９は主として反発力を発生するため、光ディスク１は基板側の第１の安定化ガイド部材７に近い位置で回転することになる。したがって、光ディスク１は、記録膜が存在する光ピックアップ４側近くでは回転しないため、記録膜への摺動傷は発生しない。
【０１１３】
前記安定化のために空気力を用いていること、そして光ディスクを構成する基板を低剛性にしたことから、光ディスク自体を高精度に作成する必要はなく、また、大きな面ぶれをなくすことができることから、記録／再生用の光ピックアップの構成は大きな面ぶれに追従しなくてよくなり、したがって、デフォーカスが減少し、高密度の記録／再生を安定して行うことが可能になる。
【０１１４】
さらに、このことから、光ピックアップを構成する対物レンズのアクチュエータとしては、低周波数帯域の大きな振幅に対応しない代わりに、アクチュエータ支持用の弾性部材（ばね）として高剛性のものを採用することにより、高域共振が高い周波数側に存在する特性の光ピックアップを構成することができる。このため、サーボ系の動作を高速化することができ、より高線速でもデフォーカス分を抑圧することができることになる。
【０１１５】
また光ディスクにおいて面ぶれを安定化させた部位よりも、ディスク回転方向上流側および下流側の任意位置に、ベルヌーイの定理による空気力を作用させない領域を存在させることによって、面ぶれがより効果的に抑圧されることになる。この理由は、可撓性を有する光ディスクを、安定化ガイド部材により変形させて強制的に光の集光点に、光ディスクの安定化領域を生成させることになるため、その安定化領域の前後位置に光ディスクに「逃げ」となる部分を設けた方が、安定化領域での光ディスクの反発力を小さくすることができ、空気力の安定化力の効果が増大するからである。
【０１１６】
従来の可撓性を有するディスクの全面に対して平板ガイド部材を対向設置させる構成は、ディスク全面に対応させて安定化面を存在させるものであり、ディスクより大きな平板を設置するものであった。したがって、この構成を光ディスクを用いる記録／再生装置に適用すると、面ぶれを安定化させたい部位である光ピックアップの集光点以外の周辺においても光ディスクの面ぶれが安定化することになる。このため、光ディスクにうねりがある場合には、前記集光点付近を安定化させたくても、そのディスク回転方向の前後（上流下流）の位置からの曲げの力が強く作用し、面ぶれの安定化作用が不十分となる可能性がある。
【０１１７】
また、光ディスクとして可撓性のある基板に記録層を成膜する構成のものでは、その基板は成膜面に対して逆側に反りやすい。したがって、本実施形態のように、光ディスクの基板側において安定化ガイド部材にて空気力によるガイドを行うことによって、基板自身の元に戻る力と、安定化ガイド部材の反発力とによって安定化作用が良好に行えることになる。このことから、本実施形態では、光ディスクの基板側に安定化ガイド部材を配し、記録層側に光ピックアップを配して記録／再生を行う構成にしている。このような構成にしたことによって、万一、光ディスクと光ピックアップとが摺動状態になって、光ディスクに傷が付いたとしても、その傷は記録層側に生じないため、記録／再生エラーの原因にならない。また、このような構成にしたため、記録／再生の光は光ディスクの基板を通らないことになるため、記録／再生特性は傷の影響、および基板の光学特性の影響を受けない。
【０１１８】
なお、前記実施形態では光学的記録／再生装置を例にして説明したが、情報記録単機能の装置、あるいは情報再生単機能の装置など、記録および／または再生のため可撓性を有する光ディスクを使用する装置に適用して適用して同一効果を得ることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、可撓性を有するシート状の光ディスクにおける回転軸方向の面ぶ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、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことにより、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる記録面における回転軸方向の振れを効果的に安定させることができ、しかも、光ディスクの記録面と安定化手段との当接を防止することができ、書き込みあるいは読み取りのエラーを防ぐことができるため、安定化させた部位において高密度の書き込みあるいは読み取りが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図
【図２】本発明の実施形態における光ピックアップを構成する記録手段と再生手段の説明図
【図３】本発明の実施形態における光ディスクの一例を示す断面図
【図４】本発明の実施形態における光ディスクの面ぶれ安定化を説明するための説明図
【図５】図４に示す構成例に対して測定した光ディスクの面ぶれの測定結果を示す図
【図６】本発明の実施形態における記録／再生時の動作に係るフローチャート
【図７】第１実施形態における安定化ガイド部材の変形例を示す説明図
【図８】第１実施形態における安定化ガイド部材の配設例の説明図
【図９】本発明の第２実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図
【図１０】本発明の第３実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図
【図１１】第３実施形態における安定化ガイド部材の配設例の説明図
【図１２】本発明のディスクカートリッジの実施形態を説明するための平面図
【図１３】図１２におけるＡ−Ａ線一部断面図
【図１４】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１５】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１６】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１７】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１８】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１９】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図２０】本実施形態における光ディスクとガイド安定化部材との関係における変形例の説明図
【図２１】本実施形態における光ディスクとガイド安定化部材との関係における他の変形例の説明図
【図２２】本実施形態の作用効果を観測するための構成例の説明図
【図２３】（ａ），（ｂ）は図２２に示す構成例における第１の安定化ガイド部材と第２の安定化ガイド部材との空気圧発生を測定した結果の説明図
【図２４】（ａ），（ｂ）は図２２に示す構成例におけるフォーカスサーボ・オフとフォーカスサーボ・オン時において観測したトラッキングエラー信号の波形図
【符号の説明】
１ 光ディスク
１ａ ハブ
２ スピンドルシャフト
３ スピンドルモータ
４ 光ピックアップ
５ 対物レンズ
６ ピックアップ用位置決め機構
７，９，２５，３０，４０〜４５ 安定化ガイド部材
８ 安定化ガイド用位置決め機構
１０ 装置本体
１４ レーザ光源
１７ 光電変換素子
２０ 光ディスクの記録層
２１ 光ディスクの基板
２５ａ 安定化ガイド部材の正圧発生部
２５ｂ 安定化ガイド部材の負圧発生部
２５ｃ 安定化ガイド部材の平坦部
２７，３３ ディスクカートリッジ
３４ ディスクトレイ
３５ ディスクトレイ識別部
【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するための光ディスク駆動装置および光学的情報記録装置ならびに光学的情報再生装置に関するものである。
【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。光ディスクを高密度化するための手法のうち、基本的な方法は記録／再生のために用いられる光のスポット径を小さくすることである。
【０００３】
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。
【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。
【０００６】
短波長，高ＮＡの大容量光ディスクとして、例えばＯ ＰＬＵＳ Ｅ（ｖｏｌ．２０ Ｎｏ．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、光ディスクにおける面ぶれを安定化させる方法が知られている。
【０００８】
【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。
【０００９】
また、可撓性のある光ディスクを安定板上で回転させる方法では、特開平１０−３０８０５９号公報に記載されているように、単純な平板上で回転させると、光ディスクと安定化板が接して摺動し、このため光ディスクが振動して高周波の面ぶれが発生する。この面ぶれは、機械的なフォーカスサーボでは応答できない周波数領域にかかってくることが多く、残留サーボエラーを十分抑圧することができない。
【００１０】
さらに、面ぶれにより光ディスクと対物レンズとが摺動すると、発塵を引き起こして、その塵埃などがエラーを発生させる原因となる。特に特開平７−１０５６５７号公報に記載されているように、安定化板側に記録膜が存在する構成であると、摺動により光ディスクの記録膜を損傷して、直接エラーを引き起こすことになる。
【００１１】
本発明の目的は、前記従来の課題を解決し、可撓性を有するシート状の光ディスクを用いて記録／再生を行う際に、光ディスクの両側において空気力により光ディスクの面ぶれを確実に抑制し、高密度の記録を可能にした光ディスク駆動装置および光学的情報記録装置ならびに光学的情報再生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、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取り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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光ディスク駆動装置であって、前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とし、この構成によって、シート状の光ディスクにおける面ぶれを安定化させた部位の前後位置に「逃げ」となる部分を設けたことにより、安定化させた部位における光ディスクの反発力を小さくすることができ、空気力による安定化力の効果が増大し、さらに、光ディスクを挟んで両側に安定化部材を設置したことにより、発生空気力をより安定化に寄与するような方向に作用させることができ、特に、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる記録面における回転軸方向の振れを効果的に安定させることができる。しかも、光ディスクの記録面と安定化手段との当接を防止することができ、書き込みあるいは読み取りのエラーを防ぐことができる。
【００１４】
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装置において、記録面側に設置された安定化手段により光ディスクに対する反発力を発生させることを特徴とし、この構成によって、光ディスクに作用する吸引力に対する反発力を発生させて、発生力のバランスを調整することができるため、面ぶれをより安定させることができる。
【００１６】
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装置において、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位に対して、記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設したことを特徴とし、この構成によって、両安定化手段の位置関係をずらすことにより、安定化手段によって発生する吸引力，反発力のバランスを調整することができる。
【００１７】
請求項４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集光させて情報を書き込む光学的書込手段と、この光学的書込手段により光ディスクに対して書き込み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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光学的情報記録装置であって、前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とし、この構成によって、請求項１に記載の発明の作用効果を奏して、光ディスクにおける書き込みが行われる部位の状態が安定し、書き込み記録密度を高めることができる。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、請求項４記載の光学的情報記録装置において、記録面側に設置された安定化手段により光ディスクに対して反発力を発生させることを特徴とし、この構成によって、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００２０】
請求項６に記載の発明は、請求項４または５記載の光学的情報記録装置において、記録面側に設置される安定化手段を光学的書込手段における光ディスク側に固定したことを特徴とし、この構成によって、光学的書込手段により光ディスクに対して書き込みが行われる部位に近い位置において安定化手段が良好に作用することになり、さらに光学的書込手段が移動する場合には安定化手段も共に移動させることができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、請求項６記載の光学的情報記録装置において、光学的書込手段の上部に固定された安定化手段における光ディスクに対する対向設置距離を、光学的書込手段に設けられた集光用の対物レンズが制御動作によって光ディスクに最も近づく距離よりも短く設定したことを特徴とし、この構成によって、対物レンズの存在に影響されずに、安定化手段により良好な空気流を発生させることができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、請求項４〜７いずれか１項記載の光学的情報記録装置において、光学的書込手段により光ディスクに対して集光がなされる部位に対して、記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設したことを特徴とし、この構成によって、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００２４】
請求項９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集光させて反射光により情報を読み取る光学的読取手段と、この光学的読取手段により光ディスクに対して読み取り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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光学的情報再生装置であって、前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とし、この構成によって、請求項１に記載の発明の作用効果を奏して、光ディスクにおける読み取りが行われる部位の状態が安定し、読み取り精度を高めることができる。
【００２６】
請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の光学的情報再生装置において、記録面側に設置された安定化手段により光ディスクに対して反発力を発生させることを特徴とし、この構成によって、請求項２に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００２７】
請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０記載の光学的情報再生装置において、記録面側に設置される安定化手段を光学的読取手段における光ディスク側に固定したことを特徴とし、光学的読取手段により光ディスクに対して読み取りが行われる部位に近い位置において安定化手段が良好に作用することになり、さらに光学的読取手段が移動する場合には安定化手段も共に移動させることができる。
【００２８】
請求項１２に記載の発明は、請求項１１記載の光学的情報再生装置において、光学的読取手段の上部に固定された安定化手段における光ディスクに対する対向設置距離を、光学的読取手段に設けられた集光用の対物レンズが制御動作によって光ディスクに最も近づく距離よりも短く設定したことを特徴とし、この構成によって、請求項７に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３０】
請求項１３に記載の発明は、請求項９〜１２いずれか１項記載の光学的情報再生装置において、光学的読取手段により光ディスクに対して集光がなされる部位に対して、記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設したことを特徴とし、この構成によって、請求項３に記載の発明と同様な作用効果を奏する。
【００３１】
【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。
【００３２】
図１は本発明の第１実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図であり、１は可撓性を有するシート状の光ディスク、２は光ディスク１のハブ１ａを保持するスピンドルシャフト、３はスピンドルシャフト２を回転駆動するスピンドルモータ、４は、光ディスク１に対して情報の書き込みを行う記録手段、および書き込まれた情報の読み取りを行う再生手段としての光ピックアップ、５は、図示しない光源からの光を光ディスク１に対して集光し、かつ光ディスク１からの反射光が通過するように光ピックアップ４に設けられた対物レンズ、６は光ピックアップ４を光ディスク１の半径方向へ移動させるピックアップ用位置決め装置、７は、光ディスク１を介して光ピックアップ４に対向設置され、光ディスク１の面ぶれを防止するための第１の安定化ガイド材、８は第１の安定化ガイド部材７を光ピックアップ４と連動して光ディスク１の半径方向へ移動させる安定化ガイド用位置決め装置、９は、光ピックアップ４の上部に固定され、かつ対物レンズ５における光入射／出射面部分を開放する通孔９ａが形成され、第１の安定化ガイド部材７と共に光ディスク１の面ぶれを防止するための第２の安定化ガイド材、１０は前記各構成部材を収納する装置本体である。
【００３３】
図２（ａ），（ｂ）は前記光ピックアップを構成する記録手段と再生手段の説明図であり、記録手段としては、図２（ａ）に示すように、入力された記録信号に対してデジタル信号化処理，信号圧縮処理などを行う信号処理回路１１と、信号処理回路１１からの出力に基づいてレーザ駆動制御信号を生成するレーザ駆動制御回路１２と、レーザ駆動制御回路１２からの出力を受けて半導体レーザなどからなるレーザ光源１４を駆動するレーザ駆動部１３などからなっており、レーザ光源１４から出射した高出射エネルギの出射光Ｌａが、図１に示す光ピックアップ４の対物レンズ５により集光されて光ディスク１の記録面を光スポットとして照射し、ビット形成による情報記録が行われる。
【００３４】
また、再生手段としては、図２（ｂ）に示すように、フォトダイオードなどからなる光電変換素子１７と再生信号処理回路１８などからなり、光ディスク１の記録面に形成されている記録ビットに対して、レーザ光源１４から低出射エネルギのレーザ光が出射され、その反射光Ｌｂを対物レンズ５を通して光電変換素子１７で受光し、光電変換素子１７からの出力に再生信号処理回路１８で信号伸張処理などを施して再生信号を生成する。
【００３５】
光ディスク１は、図３の断面図に示すような構成であって、記録層２０が光ピックアップ４の対物レンズ５に対向し、基板２１が第１の安定化ガイド部材８に対向するように、スピンドルシャフト２に設けられたチャッキング部にセットされる。
【００３６】
本実施形態における光ディスク１の具体例を説明する。基板とし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-Ｙ2Ｏ3）-ＳｉＯ2，７ｎｍ／ＡｇＩｎＳｂＴｅＧｅ，１０ｎｍ／ＺｎＳ-ＳｉＯ2，８０ｎｍ／Ｓｉ3Ｎ4 ４０ｎｍ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。
【００３７】
図４の説明図を参照して本実施形態における可撓性を有するシート状の光ディスクの面ぶれ安定化について説明する。記録／再生時、前記構成の可撓性を有する光ディスク１を、光ピックアップ４および第２の安定化ガイド部材９と第１の安定化ガイド部材７との間で回転させる。回転している光ディスク１は、それ自体、小さいながら剛性を持ち、また回転すると遠心力の作用により、真っ直ぐな状態になろうとする力を持つ。
【００３８】
図４に示すように光ピックアップ４の上部には、対物レンズ５よりも光ディスク１側に第２の安定化ガイド部材９が設けられている。光ディスク１が回転すると空気流が生じる。光ディスク１に対して第１の安定化ガイド部材７を近づけると、ベルヌーイの法則に基づき第１の安定化ガイド部材７におけるディスク侵入側では圧力上昇が生じて光ディスク１が反発して浮上し、その後、第１の安定化ガイド部材７の凸形状にしたがって隙間が狭まるので、流速が高まって圧力が減少して、光ディスク１は第１の安定化ガイド部材７に近づく。
【００３９】
さらに本実施形態では、図４に示すように、光ピックアップ４に空気流の圧力を高める形状の第２の安定化ガイド部材９を設けたため、第２の安定化ガイド部材９が光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７の方へ押すような状態になり、光ディスク１における面ぶれの抑圧がより良好に行われる。これにより、大きな面ぶれ（ディスク回転軸方向の振れ）を減少させることができる。
【００４０】
本実施形態では、第１の安定化ガイド部材７を光ディスク１の基板２１に対向設置させ、かつ第２の安定化ガイド部材９が光ピックアップ４の上部のみに設置させている。例えば図４の構成例では、第１の安定化ガイド部材７として、光ディスク１との対向面が円弧状をなす円柱状のものを用いており、第１の安定化ガイド部材７による前記空気圧の作用によって光ディスク１において面ぶれが安定する部位はＡ点である。この部位Ａにおいて空気力で面ぶれ最小にするのであるから、部位Ａの近傍に撓みに起因するひずみが発生する。そのためディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気圧の作用を生じさせない領域（第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９がない空間部）Ｂ，Ｃを設け、面ぶれを安定化させた部位Ａの前後位置に光ディスク１に「逃げ」となる部分を存在させることによって、面ぶれを安定化させた部位Ａにおける光ディスク１における反発力を小さくするようにしている。
【００４１】
図４における部位Ａ，Ｂ，Ｃにおける圧力の関係は、それぞれの部位の圧力をＰａ，Ｐｂ，Ｐｃとすると、Ｐｂ＞Ｐａ＞Ｐｃの関係が成立することが必要となる。
【００４２】
すなわち、Ｐｂ＞Ｐａの関係にすることにより、光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７から離れさす力を発生させ、光ディスク１と第１の安定化ガイド部材７とが摺接して、異常振動あるいは塵埃などを発生することを防止する。また光ディスク１が第１の安定化ガイド部材７から適当な距離を保って面ぶれを安定化させるため、光ピックアップ４側から第１の安定化ガイド部材７へ光ディスク１を押す力が必要となるため、Ｐａ＞Ｐｃの関係にすることが必要になる。
【００４３】
前記部位Ａにおける面ぶれを減らす力は、物理的に位置が固定している第１の安定化ガイド部材７に空気圧（負圧）より光ディスク１が吸い寄せられる力のことである。具体的には、第１の安定化ガイド部材７により光ディスク１を上方へ引っ張り、第２の安定化ガイド部材９が下方から上方へ光ディスク１を押すことによって、光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７（位置の基準となる）に押し付ける力がさらに増えて、光ディスク１における面ぶれを減らすことができる。第２の安定化ガイド部材９により光ディスク１を下方から上方に押す力は、空気圧（正圧）であって第２の安定化ガイド部材９からみると反発力となる。
【００４４】
前記のような各部の関係構成によって、光ディスク１に対する空気力による面ぶれ安定化力の効果が増大することになる。
【００４５】
万一、第２の安定化ガイド部材９において負圧を発生させて光ディスク１に対する吸着力が生じると、光ディスク１の両側において負圧が発生することになり、第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９間における圧力の差分が小さくなり、光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７に押し付ける力が減少して、光ディスク１に対する面ぶれ抑制の力が小さくなってしまう。
【００４６】
本実施形態では、光ディスク１における記録層２０とは反対側である基板２１側に第１の安定化ガイド部材７が存在し、光ディスク１の記録層２０に対して記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂを集光して記録／再生を行う。第１の安定化ガイド部材７は記録層２０の反対側の基板２１側を安定化させる。このことにより、万一、第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１とに摺動状態が発生しても記録層２０を損傷させることにならず、エラーの発生の直接原因にはならない。また、光ディスク１は、通常、記録層２０側が凸状に反る。これは記録層２０におけるスパッタ膜が圧縮応力であることに対応する。このため、基板２１側から押すようにして第１の安定化ガイド部材７を当てる方が、より第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１との圧着力が安定することになり、面ぶれに対する圧縮が良好になる。
【００４７】
また光ディスク１における記録層２０側の面ぶれを安定化させた部位Ａの反対側に対して直接的に記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂが入出射するので、万一、光ディスク１が第１の安定化ガイド部材７と摺動して傷がついたとしても、その傷は記録層２０には付かないため記録／再生上のエラーを発生することがなくなり、また、光ディスク１の基板２１には傷が付いても記録／再生用の光Ｌａ，Ｌｂは基板２１を通らないため、基板２１の傷の影響、および基板２１の光学特性の影響を受けることがなく、例えば基板２１としては不透明のものでもよい。
【００４８】
本実施形態における第２の安定化ガイド部材９の作用について説明する。ベルヌーイの法則により、既述した安定化の空気力は、光ディスク１と安定化ガイド部材７，９とが近いほど大きくなる。このため、第１の安定化ガイド部材７は光ディスク１に近接させる必要がある。しかし、第２の安定化ガイド部材９は光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７側に押すことによって面ぶれを低減する、いわゆる「従」の作用でよいから、光ディスク１の記録層２０への摺動傷の発生を防ぐために、第１の安定化ガイド部材７表面と光ディスク１間の距離よりも、第２の安定化ガイド部材９とディスク１記録層表面の距離の方が長くなることが必要である。したがって、本実施形態では、第２の安定化ガイド部材９は第１の安定化ガイド部材７に比べて光ディスク１表面との距離を長く設定してある。
【００４９】
また、第２の安定化ガイド部材９では主に反発力を生じるようにしているため、第２の安定化ガイド部材９と光ディスク１の記録層２０との衝突はほとんど生じることはない。さらに、第２の安定化ガイド部材９を対物レンズ５の設置位置よりも光ディスク１表面に対して突き出すように設置してあるため、対物レンズ５と光ディスク１が直接衝突することはなく、対物レンズ５は衝突から保護される。
【００５０】
第２の安定化ガイド部材９と光ディスク１表面との距離は５０μｍから１５０μｍとなるように設定する。近過ぎる両者が摺動を生じやすくなる。光ディスク１の面ぶれは１０μｍ未満であるが、安定点の周辺に向かって徐々に面ぶれが大きくなっていくため、余裕を見て１０μｍより大きくして５０μｍと設定することが望ましい。また高ＮＡの対物レンズ５の制御作動距離は０．１ｍｍ〜０．４ｍｍ程度であるため、第２の安定化ガイド部材９は前記制御作動距離よりも光ディスク１側に設置しなくてはならない。このことから、第２の安定化ガイド部材９と光ディスク１表面との距離は５０μｍ〜１５０μｍとなるように設定することが望ましい。
【００５１】
図４の説明図を参照してさらに具体的に説明する。図４において、第１の安定化ガイド部材７以外の構成部材または装置本体ケース、あるいは光ディスク１をカートリッジに収納した状態において使用する場合は、そのカートリッジによってベルヌーイの法則による作用が働かないように、それらから光ディスク１を１ｍｍ程度以上離しているとする。ただし、例外的に対物レンズ５が高ＮＡの場合には、作動距離が短くなるため、対物レンズ５が０．０５ｍｍ〜０．３ｍｍ位まで近づくことになる。したがって、第２の安定化ガイド部材９は０．２ｍｍ未満の距離まで近づく。また第２の安定化ガイド部材９と光ディスク１の最近接点の距離は略５０μm〜１５０μmである。
【００５２】
さらに、図５に図４の構成における光ディスクの面ぶれの測定結果を示す。第１の安定化ガイド部材７は先端形状が半径５０ｍｍ、直径が２０ｍｍであり、光ディスク１は、８０μｍのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートに０．６５μｍピッチのトラッキング用の溝を形成し、記録膜をスパッタリングで形成したものであって、半径４５ｍｍ、その回転数は２０００ｒｐｍとし、レーザ変位計を用いて安定した状態の面ぶれを測定したものである。
【００５３】
第１の安定化ガイド部材７には異常振動がなく、かつ光ディスク１にも摺動傷は発生しなかったので、過度の空気浮上が行われず摺動状態が生じていなかったと判断することができる。また、ディスク面ぶれは２μｍ程度であって、通常の剛体のディスクが５０μｍ以上の面ぶれを生じることからすると、極めて小さいことが分かる。
【００５４】
本実施形態の両安定化ガイド部材７，９は、装置本体ケースに設置しても、カートリッジ内に内設しても、いずれの場合にも前記のような良好な面ぶれ安定化が得られた。
【００５５】
そして、前記構成の本実施形態によるディスクシステムを波長４０５ｎｍ、かつＮＡ０．９の光ピックアップを用いて記録再生を行った。例えば光ディスクにおける記録位置は半径４５ｍｍとし、最短記録ビット長を０．１２μｍ、かつランダムなデジタルデータを１−７ＲＬＬで変調して記録した。
【００５６】
そして、記録線速度は１０ｍ／ｓ，記録ピークパワーは５ｍＷ，消去パワーは２．６ｍＷ，記録ボトムパワーは０．１ｍＷの３値変調，再生は０．２５ｍＷで行ったとき、基本クロックと記録信号との間のジッターは８％未満であった。さらに記録信号のエンベロープの乱れもなく、安定したフォーカスおよびトラッキングが行われていた。記録再生ともフォーカスの残留エラーを測定したが、デフォーカス量は±０．１２μｍ以下になっていた。０．８以上の高いＮＡでは、デフォーカスマージンがきわめて狭く、ＤＶＤなどに比べて数分の１しかなく、デフォーカス量を±０．２μｍ以下にすることが必須である。その意味において本実施形態では十分なフォーカス安定化が行われていたといえる。
【００５７】
また、線速度を２０ｍ／ｓに上げて再生を行ってデフォーカスを評価したが、その量は前記と同様に±０．１２μｍ以下であった。従来の高剛性ディスクでは、線速度を上げると、共振などの作用のために面ぶれが増え、かつ面ぶれの周期が回転数に応じて速くなり、フォーカスサーボの追随が困難となって、デフォーカス量が増えるのに比べると良い結果が得られた。これは、本実施形態において、空気力安定化を用いているために高線速になるほど安定化させる力が大きくなるからである。
【００５８】
本実施形態において、空気力安定化を効果的に得るためには各部材における動作タイミングを考慮する必要がある。本実施形態における記録／再生時の動作を図６に示すフローチャートを参照して説明する。
【００５９】
すなわち、図示しない中央演算処理回路にスタート信号が入力することによって、スピンドルモータ４が始動して光ディスク１を回転させ（Ｓ１）、所定の回転数に達したときに（Ｓ２のＹＥＳ）、第１の安定化ガイド部材７を光ディスク１に対する所定の接近位置まで移動させる（Ｓ３）。ここでレーザ変位計などを用いて面ぶれの測定を行って所定の面ぶれ安定範囲に入ったときに（Ｓ４のＹＥＳ）、光ピックアップ４を光ディスク１に対する所定の接近位置まで移動させ（Ｓ５）、この時点で記録／再生を開始する（Ｓ６）。
【００６０】
そして、第１の安定化ガイド部材７を安定化ガイド用位置決め装置８により、また光ピックアップ４をピックアップ用位置決め装置６により連動して、光ピックアップ４および第２の安定化ガイド部材９と、第１の安定化ガイド部材７とが互いに対向するように光ディスク１の半径方向に移動させ（Ｓ７）、全信号の記録／再生が終了するまで継続する（Ｓ８）。
【００６１】
第１の安定化ガイド部材７の形状としては、前記形状のものが基本的なものであるが、図７に示す第１の安定化ガイド部材２５のように形成することによって、より面ぶれを安定化させることができた。図７に示す第１の安定化ガイド部材２５において、光ディスク１が進入する側を凸形状をなす正圧発生部２５ａとし、この正圧発生部２５ａにより突入する空気によって圧縮されて大気圧に比して圧力が高まるため、第１の安定化ガイド部材２５と光ディスク１の間に反発力が生じる。また、第１の安定化ガイド部材２５の光ディスク１が排出する側を凹形状をなす負圧発生部２５ｂとし、この負圧発生部２５ｂにより流れる空気が急激に膨張して大気圧に比して負圧となるため、第１の安定化ガイド部材２５と光ディスク１の間に吸着力が働くようになる。
【００６２】
このように第１の安定化ガイド部材２５と光ディスク１との間におけるベルヌーイの法則による空気圧の差により生じる吸着力と反発力のバランスのみで光ディスク１の面ぶれを安定化させることができることになる。
【００６３】
さらに、第１の安定化ガイド部材２５における正圧発生部２５ａと負圧発生部２５ｂとの境目（ガイド面曲率境界線）に平坦部２５ｃを設けることにより、面ぶれ安定領域の広がりを大きく取れるようにしている。このように第１の安定化ガイド部材２５において、反発力と吸着力との両方を発生させて、これらの作用力によって光ディスク１と第１の安定化ガイド部材２５との距離を安定化させることができる。
【００６４】
また、第２の安定化ガイド部材９の構成は、第１の安定化ガイド部材７，２５と形状は同様なものでよく、第１の安定化ガイド部材７，２５とは、対物レンズ５における光源からの光の入射／出射を妨げない光路を確保した構成にする必要がある点で差異がある。例えば第２の安定化ガイド部材９に光の入射／出射用の通孔を形成したり、あるいは通孔に光学的部品を設置したものであってもよく、さらには、第２の安定化ガイド部材９全体を対物レンズ５の光の入射／出射に影響を与えない光学的材料にて形成することなどが考えられる。
【００６５】
また、第１，第２の安定化ガイド部材７，９，２５の材質としては、表面において空気が円滑に流れる高滑性と、高温に耐え得る耐温度特性とに優れたものが望ましく、例えばステンレス材を例示することができる。
【００６６】
なお、第１の安定化ガイド部材７，２５は、図８に示すように、光ディスク１に対向させて周方向に複数箇所に設置することによって、光ディスク１あるいは装置の設計，仕様に適応した光ディスク１の安定状態を適宜設定することが考えられる。
【００６７】
本実施形態では、空気力によって面ぶれあるいはチルトを補正することから、必然的に光ディスク１は柔らかく可撓性を有していなければならない。その結果として、安定化ガイド部材で安定化していない領域では、光ディスク１には、ＣＤなどの通常のディスク材料のものに比べて大きな面ぶれが生じ、０．５ｍｍ程度までの面ぶれは容易に発生する。この面ぶれを、ピックアップ４周辺の光安定化ガイド部材で一気に５μｍ以下に収束することは場合によっては困難である。
【００６８】
そこで本実施形態では、図８に示すように、第１の安定化ガイド部材７を、光ディスク１の周方向で、かつ光ピックアップ４の周辺から離した位置に複数個設置することにより、光ディスク１全体を粗安定化し、主安定面（光ピックアップ４付近）で更なる安定化を図るようにすることにより、装置システム設計のマージンを向上することができた。
【００６９】
粗安定化のために設置される第１の安定化ガイド部材７は、安定化作用においてはそれほどの精密さがある必要はない。０．５ｍｍほどに達する大きな面ぶれを取ればよいので、形状も主として反発力を発生させればよく、単純な球面状の凸形状の作用で十分である。むしろ摺動を発生させない設置構成にすることが必要である。これは、摺動で不要な振動を引き起こさないほうが好ましいからである．このため、粗安定化のための補助ガイドとしての第１の安定化ガイド部材７は、光ピックアップ４近傍の主ガイドとしての第１の安定化ガイド部材７よりも形状の大きい方が、浮上量が大きくなって好ましい。すなわち、ガイド形状の大きい方が浮上量は大きくなる傾向にあるからである。
【００７０】
例えば主ガイドとしての第１の安定化ガイド部材７が直径１０ｍｍの円柱であるとすると、補助ガイドとしての第１の安定化ガイド部材７がこれより大きい直径２０ｍｍとすると浮上量は補助ガイドのほうが大きくなる。このようにしたことによって、摺動の発生の頻度を小さくすることができた。
【００７１】
また、第１の安定化ガイド部材７の形状が、円柱であり、かつ先端が半球形状をしている場合、光ディスク１に平行な断面の面積と浮上量とは比例関係がある。そのため前記補助ガイドが大きければ浮上量は大きいところで安定する。
【００７２】
図１に示す第１実施形態では、第１の安定化ガイド部材７および安定化ガイド用位置決め装置８を装置本体１０内における上部に設置している。したがって、使用者は、光ディスク１をカートリッジなしの裸の状態で取り扱うことができる。
【００７３】
この場合、光ディスク１は薄いシート１枚であるため、例えば袋に入れて取り扱い、使用するときに取り出して、スピンドルシャフト２にセットして使うようにすることにより、安価な光学的情報記録媒体とすることができる。
【００７４】
図９は本発明の第２実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図であり、第２実施形態が第１実施形態と異なる構成は、１枚の光ディスク１を開口窓２６，２６を設けたディスクカートリッジ２７に内蔵し、このディスクカートリッジ２７を装置内の所定の位置にセットし、図示しない操作手段によってシャッタ２８，２８を移動させ、開放された開口窓２６，２６に第１の安定化ガイド部材７と光ピックアップ４および第２の安定化ガイド部材９を挿入するように移動して、記録／再生が可能な状態にするようにした点である。
【００７５】
ディスクカートリッジ２７としては、一般的な構成のものを採用することができるため、コストアップを伴うことはない。
【００７６】
図１０は本発明の第３実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図であり、第３実施形態では、第１の安定化ガイド部材３０をディスクカートリッジ３１の内部に設置したものである。この場合、第１の安定化ガイド部材３０は、図１１に示すように、光ディスク１における径方向に延在させる横長形状であって、第１，第２実施形態のような安定化ガイド用位置決め機構８を不要にしている。この第１の安定化ガイド部材３０の作用によって光ディスク１の面ぶれ安定化が第１実施形態にて説明したと同様に生じるようになっており、第１の安定化ガイド部材３０によって、最も光ディスク１の面ぶれを安定化することができる領域が、光ピックアップ４の集光点に位置するように第１の安定化ガイド部材３０が設置されている。
【００７７】
第３実施形態では、図示しない操作手段によってシャッタ２８を移動させ、開放された開口窓２６に第２の安定化ガイド部材９と光ピックアップ６の一部を挿入するように移動して、記録／再生が可能な状態にする。
【００７８】
第３実施形態では、第１の安定化ガイド部材３０がディスクカートリッジ３１に内蔵されるために、装置の全体構成としては剛体基板の光ディスクを用いる従来の装置の構成と略同一にすることができるため、このような剛体基板を用いる光ディスクのシステムとの互換性を取ることが容易になる。
【００７９】
図１２は本発明に係るディスクカートリッジの実施形態を説明するための平面図、図１３は図１２におけるＡ−Ａ線一部断面図であり、第１実施形態の光学的記録／再生装置と同様な装置に使用することが可能なディスクカートリッジである。
【００８０】
図１２，図１３に示すように、ディスクカートリッジ３３内には可撓性を有するシート状の光ディスク１が複数枚収納することができ、チェンジャーとして使用することができる構成になっており、収納されている光ディスク１の枚数分、容量を増やすことができる。多数の光ディスク１をディスクカートリッジ３３に収納しても、光ディスク１の肉厚が薄いため、ディスクカートリッジ３３の全体体積が大きくならない。
【００８１】
本実施形態のディスクカートリッジ３３は、各光ディスク１の一端部を、光ディスク１を支えるディスクトレイ３４に挟んで、重ねた状態で収納する構成になっており、光ディスク１と共にディスクトレイ３４を記録／再生装置と、このディスクカートリッジ３３間において出し入れすることによってチェンジャー動作を行う。
【００８２】
ディスクトレイ３４には１枚ごとに異なる位置にディスクトレイ識別部３５が突設されており、この異なる位置を検知して出し入れするチェンジャー機構（図示せず）を記録／再生装置側に設置することによって、光ディスクを１枚ごとに区別して出し入れすることを可能にしている。
【００８３】
本実施形態では、光ディスク１が薄いためディスク間隔が狭い。このため、記録／再生装置のチェンジャー機構が上下の異なる光ディスク１を区別することができるように、各ディスクトレイ３４において、図１２に示すように、横方向に異なる位置にディスクトレイ識別部３５を設置してある。記録／再生装置側は、この横方向に異なる位置にあるディスクトレイ識別部３５を、例えば図示しないアーム部材をディスクトレイ識別部３５に形成した孔３５ａに引っ掛けるようにし、そのアーム部材を移動させることによって、光ディスク１をディスクカートリッジ３３に対して出し入れすることができる。ディスクトレイ識別部３５を上下に設置する構成に比べて、本実施形態のような構成では、横方向における距離が比較的広いために、識別が容易に行えることになる。
【００８４】
このように、図１２，図１３に示すディスクカートリッジ３３は、単にディスクトレイ３４を重ねた構造であるため、きわめて簡便な構造となり、しかも小型で大容量なカートリッジとすることができる。
【００８５】
なお、前記実施形態の説明では相変化記録層を用いた書換型の光ディスクについて説明したが、本発明は、可撓性を有する光ディスクのガイド安定化における、さらなる高精度化のためのガイド形状と、その記録／再生システムへの応用が可能であるため、エンボスピットを用いる再生型光ディスク、あるいは光磁気型の記録ディスクなどの光を集光して記録再生する他の光ディスクにおいても同様な効果を見込むことができる。
【００８６】
また、第１の安定化ガイド部材あるいは第２の安定化ガイド部材については、各種形状，構造のものを採用することができ、例えば図１４〜図１９に示すものを例示することができる。図１４（ａ），（ｂ）に示す安定化ガイド部材４０，４１は図７にて説明した構成のものであって、凸形状の第１ガイド面４０ａ，４１ａと、凹形状の第２ガイド面４０ｂ，４１ｂと、平坦面４０ｃ，４１ｃとから表面形成されており、図１４（ａ）の安定化ガイド部材４０は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に配設されるものであり、図１４（ｂ）の安定化ガイド部材４１は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に移動可能に設置されるものである。
【００８７】
なお、図１４（ａ），（ｂ）に示す安定化ガイド部材４０，４１において、平坦面４０ｃ，４１ｃをなくして、第１ガイド面４０ａ，４１ａと第２ガイド面４０ｂ，４１ｂのみを形成したものであってもよい。
【００８８】
図１５，図１６に示す安定化ガイド部材４２，４３は、ディスク回転方向の上流側から順に、凸形状の第１ガイド面４２ａ，４３ａと、平坦面４２ｃ，４３ｃと、凸形状の第２ガイド面４２ｂ，４３ｂとから表面形成されており、図１６（ａ）の安定化ガイド部材４２は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に配設されるものであり、図１６（ｂ）の安定化ガイド部材４３は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に移動可能に設置されるものである。
【００８９】
なお、図１６（ａ），（ｂ）に示す安定化ガイド部材４２，４３において、平坦面４２ｃ，４３ｃをなくして、第１ガイド面４２ａ，４３ａと第２ガイド面４２ｂ，４３ｂのみを形成したものであってもよく、また、第２ガイド面４２ｂ，４３ｂをなくして、第１ガイド面４２ａ，４３ａと平坦面４２ｃ，４３ｃのみを形成したものであってもよい。
【００９０】
図１７，図１８に示す安定化ガイド部材４４は、ディスク回転方向の上流側から順に、凸形状で、かつディスク回転方向と直交する方向の面が曲面をなす第１ガイド面４４ａと、ディスク回転方向と直交する方向の側部が曲面をなす平坦面４４ｃと、凸形状で、かつディスク回転方向と直交する方向の面が曲面をなす第２ガイド面４４ｂを表面形成している。この安定化ガイド部材４４は光ピックアップの移動動線に沿って光ディスクの径方向に移動可能に設置されるものである。
【００９１】
なお、図１７，図１８に示す安定化ガイド部材４４において、平坦面４４ｃをなくして、第１ガイド面４４ａと第２ガイド面４４ｂのみを形成したものであってもよく、また、第２ガイド面４４ｂをなくして、第１ガイド面４４ａと平坦面４４ｃのみを形成したものであってもよい。
【００９２】
図１９に示す安定化ガイド部材４５は、基本的に円柱状のものであって、図４に示す安定化ガイド部材８と同様に、光ディスク１に対向する端面に曲面４５ａを表面形成したものである。
【００９３】
図２０は本実施形態における光ディスクとガイド安定化部材との関係における変形例の説明図であり、本例では、第１の安定化ガイド部材７の中心部線（最も突出して空気圧が変化する部位）が、第２の安定化ガイド部材９の中心部線（最も突出して空気圧が変化する部位）Ｌ9よりも空気流の上流側に設置してある。したがって、両安定化ガイド部材７，９が同様に半球状形状であっても、安定化しなければならない光ディスク１上の対物レンズ５による集光点において、第１の安定化ガイド部材７からは吸引力を受け、第２の安定化ガイド部材９からは反発力を受けることになり、光ディスク１は、第１の安定化ガイド部材７に対して２重の力で押されることになり、面ぶれをよりよく抑圧することができる。安定化ガイド部材が半球形状である場合、空気流の上流側では主に反発力が、また下流側では吸引力がそれぞれ支配的に作用するため、図２０に示すように各中心線Ｌ7，Ｌ9の位置関係を空気流の方向にずらすことにより、力のバランスを容易に調整することができる。
【００９４】
図２１は本実施形態における光ディスクとガイド安定化部材との関係における他の変形例の説明図であり、本例が図２０に示す例と異なる点は、第２の安定化ガイド部材９の形状であって、図２０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が、本例においても、第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９とにおける各中心部線Ｌ7，Ｌ9の位置関係を空気流の方向にずらすことにより、力のバランスを容易に調整することができる。
【００９５】
以下、図２２〜図２４を参照して本実施形態の効果について具体的に検証する。
【００９６】
図２２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が、第１の安定化ガイド部材７は、先端が半径５０ｍｍ、直径が２０ｍｍの円柱状をしたものであり、第２の安定化ガイド部材９は先端がくさび形状、断面２０ｍｍ角の角柱状をしたものであり、各部材の寸法関係は図示した通りであり、また第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９とにおける各中心部線Ｌ7，Ｌ9は３ｍｍ離れている。
【００９７】
図２３（ａ），（ｂ）は図２２に示す構成例における第１の安定化ガイド部材と第２の安定化ガイド部材とにおける空気圧の発生を測定した結果の説明図であり、それぞれ縦軸は発生空気圧であって原点が大気圧、横軸が第１の安定化ガイド部材の左端からの位置を示す。
【００９８】
図２３（ａ）に示すように、第１の安定化ガイド部材７において、第１の安定化ガイド部材７の左側において、一旦、大気圧より高く正圧となり、その後、第１の安定化ガイド部材７の略中央部で急激に負圧に変化する。これに対して、図２３（ｂ）に示すように、第２の安定化ガイド部材９は、全体として正圧を発生し、光ディスク１を第１の安定化ガイド部材７に押すように作用する。
【００９９】
また第１の安定化ガイド部材７は、第２の安定化ガイド部材９に比べて光ディスク１との距離が数１０μｍ離れているので、発生する力は小さい。この力は大きくても差し支えないが、光ディスク１と各安定化ガイド部材７，９との距離によって圧力が決まるため、本実施形態においては圧力が第１の安定化ガイド部材７の方が大きくなるように設定する。
【０１００】
第１の安定化ガイド部材７における負圧で光ディスク１を上方へ引っ張り上げるとき、第２の安定化ガイド部材９における正圧で光ディスク１を上方へ押すようにすれば、結果として光ディスク１は第１の安定化ガイド部材７側へ強く押し付けられることになる。このようにして押し付けられて、第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１との間隔が狭くなると、第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１間の空気軸受としての力が増え、第１の安定化ガイド部材７の左側における正圧も増加する。したがって、第１の安定化ガイド部材７と光ディスク１との摺接も生じなくなる。
【０１０１】
これらのことから、第１の安定化ガイド部材７による作用圧力が負圧になったところで第２の安定化ガイド部材９の作用圧力が最大の位置に、記録／再生点が位置することが理想（記録／再生点＝面ぶれ最小点）である。
【０１０２】
本実施形態のように第２の安定化ガイド部材９を光ピックアップ４に設けているので、対物レンズ５の保護カバーとしての第２の安定化ガイド部材９における形状上の制約のため、すなわち対物レンズ５の大きさよりも外側に第２の安定化ガイド部材９が広がっていなくてはならないことから、第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９とにおける各中心部線Ｌ7，Ｌ9間の距離が決定する。本実施形態における面ぶれの最小点は、第１の安定化ガイド部材７の中心部線Ｌ7よりも図において右側になるため、第１の安定化ガイド部材７の中心部線Ｌ7は第２の安定化ガイド部材９の中心部線Ｌ9よりも右側（本実施形態では３ｍｍ）にあることが望ましい。
【０１０３】
（表１）は図２２に示す構成における面ぶれ状態を、図５にて説明した測定法と同様にして測定した結果をまとめた表であり、本実施形態のように光ディスク両側に安定化ガイド部材を設置した構成のものと、光ディスク片側に安定化ガイド部材を設置した構成のものと、光ディスク全面にガイド部材を設置したものとを比較した。
【０１０４】
【表１】
（表１）にて分かるように、本実施形態の構成では面ぶれが略２μｍであって、９０％以上の時間、面ぶれ量は０．５μｍ以下であった。
【０１０６】
また、従来例のようにディスク全面に対してガイド部材を延在させたものでは、ガイド部材による摺傷が数分間の回転により発生したが、本実施形態の構成のように安定化ガイド部材を設置した場合には目視ではほとんど認められなかった。
【０１０７】
図２２の構成例を採用した光ピックアップ４において、フォーカスサーボを入れたときに観察されるトラッキングエラー信号を測定した。その結果は図２４（ａ），（ｂ）に示す通りである。光源から出射される光ビームの波長は４０５ｎｍであり、対物レンズ５のＮＡは０．８５である。光ディスク１は前記と同様に半径４５ｍｍ、かつ駆動回転数は２０００ｒｐｍである。
【０１０８】
図２４（ａ）がフォーカスサーボ・オフ、図２４（ｂ）がフォーカスサーボ・オンである。光ディスクではフォーカスサーボをオンして、光を集光する点がディスク記録面上に１μｍ程度以下の誤差にならないと、トラッキングエラー信号は発生しない。図２４（ａ），（ｂ）をみると、フォーカスサーボがオフの状態でも良好にかつ均一にトラッキングエラー信号が得られており、本実施形態ではきわめてフォーカス誤差が小さいことが証明される。このようにフォーカスサーボをしていない状態で誤差が小さいということは、光ディスクの面ぶれがきわめて小さいことに対応しており、本実施形における有効性の実証データであるといえる。
【０１０９】
このように、前記各実施形態によれば、可撓性のある光ディスク１を両安定化ガイド部材（例えば第１の安定化ガイド部材７と第２の安定化ガイド部材９）の対向位置で回転させたとき、光ディスク１における基板側の第１の安定化ガイド部材７が、光ディスク１に対して回転方向の上流側で正圧を発生させることにより、その部位において光ディスク１と第１の安定化ガイド部材７には反発力が働き、ある距離を持って光ディスク１が第１の安定化ガイド部材７に対して浮上する。さらに回転方向の下流側において第１の安定化ガイド部材７の形状を変えて負圧を発生させることで、その部位において光ディスク１は第１の安定化ガイド部材７側への吸引力を受ける。ただし、光ディスク１は、ある程度の剛性を持つため、直ちに第１の安定化ガイド部材７に対して当接して擦れを生じるようなことはない。
【０１１０】
また光ピックアップ４側（光ディスク１における記録膜側）にも、主としてピックアップ４側から光ディスク１側への作用力を発生する第２の安定化ガイド部材９を設けたことにより、光ピックアップ４側から光ディスク１への反発力、そして光ディスク１における基板側の第１の安定化ガイド部材７への吸着力と同じ向きの二重の力が働くため、面ぶれ安定化がよりよく行われる。
【０１１１】
このように光ディスク１は、基板側に配設された１個の第１の安定化ガイド部材７から反発する空気力を受けた後に、前記空気力とは反対向きの吸引される力を受け、さらに同時に光ピックアップ側に配設された第２の安定化ガイド部材９からの反発力を受けることにより、光ディスク１と第２の安定化ガイド部材９とは、ある一定距離を保ち、かつこの距離が安定しながら光ディスクが回転することになる。したがって、この安定領域に対して記録／再生用の光を集光することによって、光ディスク１における面ぶれ，チルトが小さい領域に対して記録／再生を行うことができるようになる。
【０１１２】
第１の安定化ガイド部材７は吸着力をも発生するのに対して第２の安定化ガイド部材９は主として反発力を発生するため、光ディスク１は基板側の第１の安定化ガイド部材７に近い位置で回転することになる。したがって、光ディスク１は、記録膜が存在する光ピックアップ４側近くでは回転しないため、記録膜への摺動傷は発生しない。
【０１１３】
前記安定化のために空気力を用いていること、そして光ディスクを構成する基板を低剛性にしたことから、光ディスク自体を高精度に作成する必要はなく、また、大きな面ぶれをなくすことができることから、記録／再生用の光ピックアップの構成は大きな面ぶれに追従しなくてよくなり、したがって、デフォーカスが減少し、高密度の記録／再生を安定して行うことが可能になる。
【０１１４】
さらに、このことから、光ピックアップを構成する対物レンズのアクチュエータとしては、低周波数帯域の大きな振幅に対応しない代わりに、アクチュエータ支持用の弾性部材（ばね）として高剛性のものを採用することにより、高域共振が高い周波数側に存在する特性の光ピックアップを構成することができる。このため、サーボ系の動作を高速化することができ、より高線速でもデフォーカス分を抑圧することができることになる。
【０１１５】
また光ディスクにおいて面ぶれを安定化させた部位よりも、ディスク回転方向上流側および下流側の任意位置に、ベルヌーイの定理による空気力を作用させない領域を存在させることによって、面ぶれがより効果的に抑圧されることになる。この理由は、可撓性を有する光ディスクを、安定化ガイド部材により変形させて強制的に光の集光点に、光ディスクの安定化領域を生成させることになるため、その安定化領域の前後位置に光ディスクに「逃げ」となる部分を設けた方が、安定化領域での光ディスクの反発力を小さくすることができ、空気力の安定化力の効果が増大するからである。
【０１１６】
従来の可撓性を有するディスクの全面に対して平板ガイド部材を対向設置させる構成は、ディスク全面に対応させて安定化面を存在させるものであり、ディスクより大きな平板を設置するものであった。したがって、この構成を光ディスクを用いる記録／再生装置に適用すると、面ぶれを安定化させたい部位である光ピックアップの集光点以外の周辺においても光ディスクの面ぶれが安定化することになる。このため、光ディスクにうねりがある場合には、前記集光点付近を安定化させたくても、そのディスク回転方向の前後（上流下流）の位置からの曲げの力が強く作用し、面ぶれの安定化作用が不十分となる可能性がある。
【０１１７】
また、光ディスクとして可撓性のある基板に記録層を成膜する構成のものでは、その基板は成膜面に対して逆側に反りやすい。したがって、本実施形態のように、光ディスクの基板側において安定化ガイド部材にて空気力によるガイドを行うことによって、基板自身の元に戻る力と、安定化ガイド部材の反発力とによって安定化作用が良好に行えることになる。このことから、本実施形態では、光ディスクの基板側に安定化ガイド部材を配し、記録層側に光ピックアップを配して記録／再生を行う構成にしている。このような構成にしたことによって、万一、光ディスクと光ピックアップとが摺動状態になって、光ディスクに傷が付いたとしても、その傷は記録層側に生じないため、記録／再生エラーの原因にならない。また、このような構成にしたため、記録／再生の光は光ディスクの基板を通らないことになるため、記録／再生特性は傷の影響、および基板の光学特性の影響を受けない。
【０１１８】
なお、前記実施形態では光学的記録／再生装置を例にして説明したが、情報記録単機能の装置、あるいは情報再生単機能の装置など、記録および／または再生のため可撓性を有する光ディスクを使用する装置に適用して適用して同一効果を得ることができる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、可撓性を有するシート状の光ディスクにおける回転軸方向の面ぶ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、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことにより、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる記録面における回転軸方向の振れを効果的に安定させることができ、しかも、光ディスクの記録面と安定化手段との当接を防止することができ、書き込みあるいは読み取りのエラーを防ぐことができるため、安定化させた部位において高密度の書き込みあるいは読み取りが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図
【図２】本発明の実施形態における光ピックアップを構成する記録手段と再生手段の説明図
【図３】本発明の実施形態における光ディスクの一例を示す断面図
【図４】本発明の実施形態における光ディスクの面ぶれ安定化を説明するための説明図
【図５】図４に示す構成例に対して測定した光ディスクの面ぶれの測定結果を示す図
【図６】本発明の実施形態における記録／再生時の動作に係るフローチャート
【図７】第１実施形態における安定化ガイド部材の変形例を示す説明図
【図８】第１実施形態における安定化ガイド部材の配設例の説明図
【図９】本発明の第２実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図
【図１０】本発明の第３実施形態を説明するための光学的情報記録／再生装置の概略構成図
【図１１】第３実施形態における安定化ガイド部材の配設例の説明図
【図１２】本発明のディスクカートリッジの実施形態を説明するための平面図
【図１３】図１２におけるＡ−Ａ線一部断面図
【図１４】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１５】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１６】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１７】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１８】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図１９】本発明の実施形態における安定化ガイド部材の構成例を示す説明図
【図２０】本実施形態における光ディスクとガイド安定化部材との関係における変形例の説明図
【図２１】本実施形態における光ディスクとガイド安定化部材との関係における他の変形例の説明図
【図２２】本実施形態の作用効果を観測するための構成例の説明図
【図２３】（ａ），（ｂ）は図２２に示す構成例における第１の安定化ガイド部材と第２の安定化ガイド部材との空気圧発生を測定した結果の説明図
【図２４】（ａ），（ｂ）は図２２に示す構成例におけるフォーカスサーボ・オフとフォーカスサーボ・オン時において観測したトラッキングエラー信号の波形図
【符号の説明】
１ 光ディスク
１ａ ハブ
２ スピンドルシャフト
３ スピンドルモータ
４ 光ピックアップ
５ 対物レンズ
６ ピックアップ用位置決め機構
７，９，２５，３０，４０〜４５ 安定化ガイド部材
８ 安定化ガイド用位置決め機構
１０ 装置本体
１４ レーザ光源
１７ 光電変換素子
２０ 光ディスクの記録層
２１ 光ディスクの基板
２５ａ 安定化ガイド部材の正圧発生部
２５ｂ 安定化ガイド部材の負圧発生部
２５ｃ 安定化ガイド部材の平坦部
２７，３３ ディスクカートリッジ
３４ ディスクトレイ
３５ ディスクトレイ識別部
Claims (13)
- 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、光ディスクにおける書き込みあるいは読み取り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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光ディスク駆動装置であって、
前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とする光ディスク駆動装置。 - 記録面側に設置された前記安定化手段により光ディスクへの反発力を発生させることを特徴とする請求項１記載の光ディスク駆動装置。
- 光ディスクにおける書き込みあるいは読み取りが行われる部位に対して、前記記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設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装置。
- 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集光させて情報を書き込む光学的書込手段と、この光学的書込手段により光ディスクに対して書き込み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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光学的情報記録装置であって、
前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とする光学的情報記録装置。 - 記録面側に設置された前記安定化手段により光ディスクへの反発力を発生させることを特徴とする請求項４記載の光学的情報記録装置。
- 記録面側に設置される前記安定化手段を前記光学的書込手段における光ディスク側に固定したことを特徴とする請求項４または５記載の光学的情報記録装置。
- 前記光学的書込手段の上部に固定された安定化手段における光ディスクに対する対向設置距離を、前記光学的書込手段に設けられた集光用の対物レンズが制御動作によって光ディスクに最も近づく距離よりも短く設定したことを特徴とする請求項６記載の光学的情報記録装置。
- 前記光学的書込手段により光ディスクに対して集光がなされる部位に対して、前記記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設したことを特徴とする請求項４〜７いずれか１項記載の光学的情報記録装置。
- 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集光させて反射光により情報を読み取る光学的読取手段と、この光学的読取手段により光ディスクに対して読み取り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によって安定化させる安定化手段とを備え、前記安定化手段を光ディスクのディスク両面側にそれぞれ設置し、両安定化手段により面ぶれが安定化される光ディスクにおける部位のディスク回転方向上流側と下流側とに前記空気流の圧力差を生じさせない領域を設けた光学的情報再生装置であって、
前記安定化手段を、光ディスクにおける記録面側と、この記録面とは反対面側とにそれ ぞれ設置し、前記記録面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離を、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段と光ディスクとの距離よりも長く設定したことを特徴とする光学的情報再生装置。 - 記録面側に設置された前記安定化手段により光ディスクへの反発力を発生させることを特徴とする請求項９記載の光学的情報再生装置。
- 記録面側に設置される前記安定化手段を前記光学的読取手段における光ディスク側に固定したことを特徴とする請求項９または１０記載の光学的情報再生装置。
- 前記光学的読取手段の上部に固定された安定化手段における光ディスクに対する対向設置距離を、前記光学的読取手段に設けられた集光用の対物レンズが制御動作によって光ディスクに最も近づく距離よりも短く設定したことを特徴とする請求項１１記載の光学的情報再生装置。
- 前記光学的読取手段により光ディスクに対して集光がなされる部位に対して、前記記録面側に設置された安定化手段における最も突出した部位と、前記記録面とは反対面側に設置された安定化手段における最も突出した部位とを、光ディスクの円周方向に対してずらせて配設したことを特徴とする請求項９〜１２いずれか１項記載の光学的情報再生装置。
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