JPH10143993A - 記録装置 - Google Patents

記録装置

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Publication number
JPH10143993A
JPH10143993A JP29255496A JP29255496A JPH10143993A JP H10143993 A JPH10143993 A JP H10143993A JP 29255496 A JP29255496 A JP 29255496A JP 29255496 A JP29255496 A JP 29255496A JP H10143993 A JPH10143993 A JP H10143993A
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JP
Japan
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turntable
spindle
recording
recording medium
stm
Prior art date
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Pending
Application number
JP29255496A
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English (en)
Inventor
Shigeru Sakuta
茂 佐久田
Toru Fukushima
亨 福嶋
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
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  • Rotational Drive Of Disk (AREA)
  • Moving Of The Head For Recording And Reproducing By Optical Means (AREA)
  • Optical Recording Or Reproduction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】スピンドルの軸振れを検出し、記録ヘッドを補
正駆動することによりトラックピッチ変動を低減する記
録装置を提供すること。 【解決手段】記録媒体(3)が載置されたターンテーブ
ル22を支持するスピンドル21を回転させレーザ光を
用いて前記記録媒体(3)に情報を記録する記録装置に
おいて、前記ターンテーブル22の上に前記スピンドル
21の回転軸を中心に設ける環状パターン(23)と、
この環状パターン(23)上に参照光を照射する照射手
段(24)と、前記環状パターン(23)にて反射され
た前記参照光を検出する検出手段(27)と、この検出
手段(27)の検出結果に基づいて前記環状パターン
(23)の位置変動を検出する変動検出手段(27)
と、この変動検出手段(27)の検出結果に基づいて前
記スピンドル21の振れを補正する補正手段(29,3
3)と、を具備。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば光ディスク
原盤にレーザ光を照射して情報の記録を行なう記録装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】図38は、従来の光ディスク原盤記録装
置の構成を示す図である。防振台1上には、スピンドル
モータ2が設けられている。このスピンドルモータ2の
回転軸に接続されたターンテーブル上には、光ディスク
原盤3が載置されている。なお光ディスク原盤(光ガラ
ス原盤)3は、ガラス基板上にレジストを塗布したもの
である。
【0003】また防振台1上には、粗動テーブル4が設
けられている。この粗動テーブル4は、摩擦駆動機構5
の駆動により各レール6,7に沿って矢印(イ)の方
向、すなわち光ディスク原盤3のラジアル方向(半径方
向)に所定の粗動ストロークで移動するものとなってい
る。この粗動テーブル4には、微動テーブル8が設けら
れ、かつこの微動テーブル8に記録ユニット9が設けら
れている。
【0004】微動テーブル8は、圧電素子の伸縮により
粗動ストロークよりも小さい微動ストロークで微動し、
記録ユニット9を光ディスク3のラジアル方向に微動移
動させるものである。記録ユニット9は、対物レンズお
よびこの対物レンズアクチュエータからなるもので、レ
ーザ光を光ディスク原盤3に集光するものである。
【0005】一方、防振台1には記録レーザヘッド10
が設けられている。この記録レーザヘッド10は、光デ
ィスク原盤3上に照射する記録レーザ光11を出力する
もので、この記録レーザ光11は、光電変調器12、音
響光電変調器13,14などからなる記録光学系15を
介して記録ユニット9に導かれるようになっている。ま
た、レーザ測長システム16は、粗動テーブル4および
微動テーブル8の各位置をそれぞれ測長する機能を有し
ている。
【0006】コントローラ17は、レーザ測長システム
16により測長された粗動テーブル4および微動テーブ
ル8の各位置を入力し、記録ユニット9の位置が目標位
置になるように粗動テーブル4および微動テーブル8の
駆動をフィードバック制御する機能を有している。
【0007】このような構成であれば、光ディスク原盤
3はスピンドルモータ2の回転駆動により矢印(ロ)方
向に一定の速度で回転する。それとともに記録ユニット
9は、粗動テーブル4の1粗動ストロークの移動時にお
ける微動テーブル8の縮み動作と、粗動テーブル4の停
止時における微動テーブル8の伸び動作との繰り返し動
作により光ディスク原盤3の半径方向に移動する。
【0008】このときの粗動テーブル4と微動テーブル
8との各位置は、レーザ測長システム16によりそれぞ
れ測長されてコントローラ17に送られる。このコント
ローラ17は、粗動テーブル4および微動テーブル8の
各位置を入力すると、記録ユニット9の位置が目標位置
になるように粗動テーブル4および微動テーブル8を駆
動制御する。
【0009】一方、記録レーザヘッド10から出力され
た記録レーザ光11は、記録光学系15を介して記録ユ
ニット9に導かれるので、この記録ユニット9は、光デ
ィスク原盤3のラジアル方向に移動しながら、記録レー
ザ光11を一定速度で回転する光ディスク原盤3上に照
射する。これにより、光ディスク原盤3上のレジストが
露光され、螺旋状にピット、グルーブ等の情報群が記録
される。
【0010】上記のような構成をなす従来の光ディスク
原盤記録装置では、レーザ光により光ディスク原盤3表
面にスパイラル状あるいは同心円状のピットやグルーブ
溝のパターンを露光記録する。この記録は、ターンテー
ブルに光ディスク原盤3を載置し、前記ターンテーブル
を回転させながら、記録レーザヘッド10を光ディスク
原盤3のラジアル方向(半径方向)に走査して行なう。
この際、ターンテーブルのラジアル方向の軸振れすなわ
ち回転軸であるスピンドル2の軸振れがトラックピッチ
変動の要因になる。しかしながら従来の光ディスク原盤
記録装置における回転軸振れ、特に周期性がない非同期
な振れは、トラックピッチ変動の許容値に対して十分小
さいため、無視することができた。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】ところが近年では、デ
ィスク容量の高密度化に伴いトラックピッチ変動の許容
値が従来に比べ小さくなっており、ターンテーブルの軸
振れ、特に非同期な振れが無視できなくなりつつある。
このため、軸振れ自体を小さくするか、あるいは軸振れ
を補正する手段が必要とされている。
【0012】また、上述した従来の光ディスク原盤記録
装置の記録には、トラックピッチ誤差をはじめとする誤
差の要因として以下のようなものがある。
【0013】(1)粗・微動テーブルの位置決め誤差、位
置決め分解能不足。
【0014】(2)スピンドルのラジアル方向の非同期振
れ。
【0015】(3)VCM(Voice Coil Mo
tor)の運動誤差(非同期クロスアクション:VCM
上下動時のVCMの原盤ラジアル方向の非同期振れ誤
差)。VCMクロスアクション(VCM上下動時のVC
Mの原盤ラジアル方向の振れ誤差)は、特に非同期成分
(例えばVCM案内(板ばね)の非同期真直度誤差(繰
り返し再現性のない真直度誤差)、あるいは非同期ピッ
チング(繰り返し再現性のないピッチング))が隣接間
トラックピッチ誤差に影響する。
【0016】(4)フォーカス制御誤差。
【0017】(5)記録レーザヘッドへ供給する冷却水に
起因する記録ユニット(対物レンズ、対物レンズアクチ
ュエータ)の振動。
【0018】(6)フォーカス制御時のVCMの上下動に
よる記録ユニットの振動。
【0019】(7)光軸変動。
【0020】これらの誤差を軽減することが記録の高精
度化につながる。上記のように、従来では記録中にVC
M非同期クロスアクション及びスピンドルのラジアル方
向の非同期振れが補正されることがなかった。
【0021】本発明の目的は、下記の記録装置を提供す
ることにある。
【0022】(1) スピンドルの軸振れを検出し、記録ヘ
ッドを補正駆動することによりトラックピッチ変動を低
減する記録装置。
【0023】(2) VCMの非同期振れを検出し、記録ヘ
ッドを補正駆動することによりトラックピッチ変動を低
減する記録装置。
【0024】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決し目的を
達成するために、本発明の記録装置は以下の如く構成さ
れている。
【0025】(1)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、前記ターンテーブルの上に前記スピンド
ルの回転軸を中心に設ける環状パターンと、この環状パ
ターン上に参照光を照射する照射手段と、前記環状パタ
ーンにて反射された前記参照光を検出する検出手段と、
この検出手段の検出結果に基づいて前記環状パターンの
位置変動を検出する変動検出手段と、この変動検出手段
の検出結果に基づいて前記スピンドルの振れを補正する
補正手段と、から構成されている。
【0026】(2)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、前記ターンテーブルの側面から離間配置
され、自身と前記ターンテーブルの側面とのなす距離を
測定する少なくとも一つのSTM探針と、このSTM探
針による測定結果を基に、前記スピンドルの振れを補償
する補償手段と、から構成されている。
【0027】(3)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、前記ターンテーブルを挟んでかつ前記タ
ーンテーブルの回転中心から所定距離離間して前記ター
ンテーブルの側面に対向配置され、自身と前記ターンテ
ーブルの側面とのなす距離を測定する一対のSTM探針
と、これらSTM探針の測定結果を基に、前記スピンド
ルの振れを補償する補償手段と、から構成されている。
【0028】(4)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、各々が前記ターンテーブルの回転中心か
ら同一の所定距離をなし、前記スピンドルの回転軸と平
行な方向に並設され、自身と前記ターンテーブルの側面
とのなす距離を測定する少なくとも二つのSTM探針
と、これらSTM探針の測定結果を基に、前記スピンド
ルの振れを補償する補償手段と、から構成されている。
【0029】(5)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、前記ターンテーブルの側面に設けられた
鋭角状の突起部材と、前記ターンテーブルの回転中心か
ら所定距離離間して配置され、自身と前記突起部材との
なす距離を測定するSTM探針と、このSTM探針の測
定結果を基に、前記スピンドルの振れを補償する補償手
段と、から構成されている。
【0030】(6)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、前記ターンテーブル側面に、前記ターン
テーブルの回転軸方向に並設された鋭角状の複数の突起
部材と、これら複数の突起部材のそれぞれに固有に対向
し、かつ前記ターンテーブルの回転中心から所定距離を
なすよう配置され、自身と対応する前記突起部材とのな
す距離を測定する複数のSTM探針と、これら複数のS
TM探針の測定結果を基に、前記スピンドルの振れを補
償する補償手段と、から構成されている。
【0031】(7)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、前記ターンテーブルの中心部付近に設け
られた結晶構造を有する被測定部材と、この被測定部材
に対向し、前記被測定部材から所定距離をなすよう配置
され、前記被測定部材をトラッキングするSTM探針
と、このSTM探針でトラッキングを行なった際に生じ
る前記STM探針の移動軌跡を基に、前記スピンドルの
振れを補償する補償手段と、から構成されている。
【0032】(8)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、前記ターンテーブル側面の円周方向に設
けられ、結晶構造を有する少なくとも三つの被測定部材
と、これら被測定部材のそれぞれに固有に対向し、かつ
前記ターンテーブルの回転中心から所定距離をなすよう
配置され、自身と対応する前記結晶格子をトラッキング
する複数のSTM探針と、これらSTM探針のトラッキ
ング結果を基に前記スピンドルの振れを補償する補償手
段と、から構成されている。
【0033】(9)本発明の記録装置は、記録媒体が載
置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転さ
せレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記録
装置において、前記ターンテーブルを挟んでかつ前記タ
ーンテーブルの回転中心から所定距離離間して前記ター
ンテーブルの側面に対向配置され、前記ターンテーブル
の側面へレーザ光を照射するとともに、前記側面からの
反射光を受光することで前記ターンテーブルの位置を検
出する一組のレーザ干渉計と、これらレーザ干渉計で検
出された位置を基に、前記スピンドルの振れを補償する
補償手段と、から構成されている。
【0034】(10)本発明の記録装置は、記録媒体が
載置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転
させレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記
録装置において、前記ターンテーブルの側面から所定距
離をなすよう配置され、自身と前記ターンテーブルの側
面とのなす距離の変位を測定する変位計と、前記ターン
テーブルに対して前記変位計と対向し、前記変位計の測
定結果に基づき前記ターンテーブルに載置された前記記
録媒体を中心軸方向へ押圧する押圧手段と、から構成さ
れている。
【0035】(11)本発明の記録装置は、記録媒体が
載置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転
させレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記
録装置において、前記ターンテーブルの回転中心から所
定距離をなすよう配置され前記側面に対向する平面を有
する部材と、前記ターンテーブルに内蔵され、自身と前
記部材とのなす距離の変位を測定する変位計と、この変
位計の測定結果を基に、前記スピンドルの振れを測定す
る測定手段と、から構成されている。
【0036】(12)本発明の記録装置は、記録媒体が
載置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転
させレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記
録装置において、前記ターンテーブルの側面に沿って配
置され前記側面と対向する鏡面を有する部材と、前記タ
ーンテーブルに内蔵され、前記ターンテーブルの回転に
伴い前記部材へレーザ光を照射するとともに、前記部材
からの反射光を受光することで前記ターンテーブルの位
置を検出するレーザ干渉計と、このレーザ干渉計で検出
された位置を基に、前記スピンドルの振れを測定する測
定手段と、から構成されている。
【0037】(13)本発明の記録装置は、記録媒体が
載置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転
させレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記
録装置において、前記ターンテーブルと別体に設けら
れ、前記ターンテーブルの上面に対してほぼ垂直をなす
平面を有する部材と、前記平面に対向するよう、前記記
録媒体に情報を記録する記録ユニットにおける前記スピ
ンドルの回転軸と平行な方向に並設され、自身と前記平
面とのなす距離を測定する二つのSTM探針と、前記部
材と前記記録ユニットとを保持する保持部材と、前記二
つのSTM探針の測定結果を基に、前記記録ユニットの
クロスアクションを測定する測定手段と、から構成され
ている。
【0038】(14)本発明の記録装置は上記(13)
に記載の装置であって、かつ前記部材の平面が前記スピ
ンドルの回転軸に対してなす角度を調節する調節手段を
備えている。
【0039】(15)本発明の記録装置は、記録媒体が
載置されたターンテーブルを支持するスピンドルを回転
させレーザ光を用いて前記記録媒体に情報を記録する記
録装置において、前記記録媒体に情報を記録する記録ユ
ニット上に、前記ターンテーブルの半径方向に並置さ
れ、光を反射する複数の反射部材と、これら複数の反射
部材のそれぞれに対応し、前記それぞれの反射部材にレ
ーザ光を照射するレーザ発振器と、前記反射部材からの
反射光を受光することで前記記録ユニットの位置を検出
するレーザ干渉計と、このレーザ干渉計で検出された位
置を基に、前記記録ユニットのクロスアクションを測定
する測定手段と、から構成されている。
【0040】上記手段を講じた結果、それぞれ次のよう
な作用が生じる。
【0041】(1)本発明の記録装置によれば、非同期
振れを打ち消す方向に記録ユニットを補正駆動すること
が可能になり、トラックピッチ変動を低減させることが
できる。
【0042】(2)本発明の記録装置によれば、非同期
振れを記録ユニットの微動機構にフィードバックするこ
とで、トラックピッチ誤差を補正することができる。
【0043】(3)本発明の記録装置によれば、非同期
振れを記録ユニットの微動機構にフィードバックするこ
とで、トラックピッチ誤差の補正がより一層精確に行な
える。 (4)本発明の記録装置によれば、非同期振れを記録ユ
ニットの微動機構にフィードバックすることで、トラッ
クピッチ誤差の補正がより一層精確に行なえる。 (5)本発明の記録装置によれば、非同期振れを記録ユ
ニットの微動機構にフィードバックすることで、トラッ
クピッチ誤差を補正することができる。
【0044】(6)本発明の記録装置によれば、非同期
振れを記録ユニットの微動機構にフィードバックするこ
とで、トラックピッチ誤差の補正がより一層精確に行な
える。 (7)本発明の記録装置によれば、非同期振れを記録ユ
ニットの微動機構にフィードバックすることで、トラッ
クピッチ誤差を補正することができる。
【0045】(8)本発明の記録装置によれば、非同期
振れを記録ユニットの微動機構にフィードバックするこ
とで、トラックピッチ誤差の補正がより一層精確に行な
える。 (9)本発明の記録装置によれば、非同期振れを記録ユ
ニットの微動機構にフィードバックすることで、トラッ
クピッチ誤差の補正がより一層精確に行なえる。 (10)本発明の記録装置によれば、非同期振れの測定
レンジを小さくすることで分解能の高い非同期振れ測定
が可能になり、非同期振れ補正を高精度に行なうことが
できる。
【0046】(11)本発明の記録装置によれば、非同
期振れを記録ユニットの微動機構にフィードバックする
ことで、トラックピッチ誤差を補正することができる。
【0047】(12)本発明の記録装置によれば、非同
期振れを記録ユニットの微動機構にフィードバックする
ことで、トラックピッチ誤差の補正がより一層精確に行
なえる。
【0048】(13)本発明の記録装置によれば、クロ
スアクションを記録ユニットの微動機構にフィードバッ
クすることで、記録誤差の補正がより一層精確に行なえ
る。
【0049】(14)本発明の記録装置によれば、記録
ユニットの上下方向への運動線と前記平面が平行をなす
よう調整できる。
【0050】(15)本発明の記録装置によれば、クロ
スアクションを記録ユニットの微動機構にフィードバッ
クすることで、記録誤差の補正がより一層精確に行なえ
る。
【0051】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)図1の(a)は、本発明の第1の
実施の形態に係る光ディスク原盤記録装置における補正
機構の構成を示す図である。図1の(a)において、ス
ピンドル21に支持されたターンテーブル22上には光
ディスク原盤(ガラス原盤)3が載置されており、ター
ンテーブル22が回転することにより光ディスク原盤3
が回転する。またターンテーブル22の表面には、その
中心点がターンテーブル22の回転中心軸と一致する環
状のリファレンス用リング23が設けられている。
【0052】24はレーザ光源であり、このレーザ光源
24から発生されたレーザ光はハーフミラー25を介
し、対物レンズ26に達する。対物レンズ26は、レー
ザ光をリング23の位置に集光するように固定された光
ピックであり、リング23からの戻り光は対物レンズ2
6およびハーフミラー25を介して4分割デテクタ27
に受け入れられる。
【0053】また、4分割デテクタ27は増幅アンプ2
8を介して偏差器29に接続されている。偏差器29に
は、後述する記録ヘッド30の目標軌道位置情報の発生
源31と後述する送りヘッド32の制御コントローラ3
3とが接続されている。制御コントローラ33には送り
ヘッド32が接続されており、送りヘッド32には記録
ヘッド30が備えられている。送りヘッド32は制御コ
ントローラ33の制御により光ディスク原盤3のラジア
ル方向へ移動するものであり、送りヘッド32に備えら
れた記録ヘッド30はガラス原盤3上に記録レーザ光3
4を照射するものである。
【0054】なお図1の(a)において、スピンドル2
1、ターンテーブル22、光ディスク原盤3、ハーフミ
ラー26、4分割デテクタ27、送りヘッド32、記録
ヘッド30は各々断面図を示している。
【0055】図1の(b)は、4分割デテクタ27の作
用を説明するための図である。4分割デテクタ27は光
ディスク原盤3のラジアル方向に4分割されている。タ
ーンテーブル22のアキシャル方向の変動を十分小さく
し、デテクタ信号への影響を無視できるようにすれば、
4分割デテクタ27から発生される図中aを示す信号と
bを示す信号の差信号はラジアル方向の変動に対応する
信号になる。
【0056】すなわち、4分割デテクタ27はリング2
3からの反射光の強度分布を基に、ラジアル方向におい
て反射光のコントラストが高い方向と低い方向との差を
示す信号を出力する。この差信号はアンプ28で増幅さ
れ、偏差器29に入力する。なお、4分割デテクタ27
に代え、ラジアル方向に2分割された2分割デテクタを
用いることもできる。
【0057】発生源31から発生された記録ヘッド30
の目標軌道位置情報を示す信号は、偏差器29にてアン
プ28から入力した上記差信号と加算され、コントロー
ラ33に入力される。コントローラ33は、スピンドル
21およびターンテーブル22を介して光ディスク原盤
3を回転させながら、記録ヘッド30の送り機構32を
前記目標軌道位置情報に基づき原盤3のラジアル方向に
走査させる。これにより、記録ヘッド30にて原盤3上
にスパイラル状のパターンが描画される。このとき、送
り機構32の目標軌道位置が上記差信号に基づいて補正
されているので、ラジアル方向の変動分が補正された状
態で描画がなされることになる。
【0058】以上のように本第1の実施の形態に係る光
ディスク原盤記録装置は、ターンテーブル22の軸振れ
を計測し補正する手段を有している。すなわち、中心軸
がガラス原盤3の回転中心軸と一致するリファレンス用
リング23が設けられたターンテーブル22を備え、リ
ファレンス用リング23のラジアル方向への位置変動を
計測する光ピックアップ機能を有する4分割デテクタ2
7により、記録時のターンテーブル22のラジアル方向
の軸振れを計測する。そして、この計測値を基に記録ヘ
ッド30の軌道位置を補正駆動することにより、ターン
テーブル22の回転振れに伴うトラックピッチ変動を低
減させることができる。
【0059】このようにして、回転するターンテーブル
22に対して固定された対物レンズ26を介してターン
テーブル22上に描かれたリファレンスリング23へレ
ーザ光を照射し、その戻り光の強度分布を4分割デテク
タ27で検出することで、リファレンスリング23のラ
ジアル方向への変動、すなわちターンテーブル22のラ
ジアル方向の軸振れを検出することができる。そして、
この検出値を基に前記軸振れに起因する変動を打ち消す
方向へ記録ヘッド30を備えた送り機構32を駆動する
ことで、トラックピッチ変動を低減させることができ
る。
【0060】(第2の実施の形態)本第2の実施の形態
に係る光ディスク原盤記録装置の主な構成は、図38に
示したものと同様である。
【0061】図2の(a)および(b)は、光ディスク
原盤記録装置におけるSTM(Scanning Tu
nneling Microscope)を用いたスピ
ンドル非同期振れ測定機構の概観図であり、(a)は斜
視図、(b)は平面図である。図2に示す機構では、防
振台1上にスピンドル(ターンテーブルを有している)
20が回転可能に備えられており、このスピンドル20
上には光ディスク原盤3が載置されている。
【0062】防振台1上には治具41が備えられてお
り、治具41にはインチワームモータ42が取り付けら
れている。また、インチワームモータ42には圧電チュ
ーブ43を介してSTM探針44が取り付けられてい
る。このSTM探針44は、その先端がスピンドル20
のターンテーブル側面と所定距離をなすよう配置されて
いる。さらに図2の(b)に示すように、STM探針4
4とスピンドル20にはバイアス電圧回路45が接続さ
れているとともに、トンネル電流増幅回路46を介して
図示しないコンピュータが接続されている。
【0063】図2に示すように、スピンドル20側面と
STM探針44とのなす距離をSTM探針44を用いて
測定し、その測定値について前記コンピュータにて前記
所定距離と比較することにより、スピンドル20のラジ
アル方向の振れすなわちスピンドル非同期振れをオング
ストローム(0.1nm)オーダで測定することが可能
になる。
【0064】図3の(a)は、二つのSTMを用いたス
ピンドル非同期振れおよび軸倒れ測定機構の概観図であ
る。図3の(a)において、図2の(a),(b)と同
一な部分には同一符号を付してある。
【0065】図3の(a)に示すように、スピンドル2
0のターンテーブルに対して対向させて二つのSTM探
針44A,44Bを配置している。これらSTM探針4
4A,44Bは、各先端が前記ターンテーブル側面と所
定距離をなすよう配置されている。そして、スピンドル
20側面と二つのSTM探針44A,44Bとのなす距
離をそれぞれSTM探針44A,44Bを用いて測定
し、各測定値について前記コンピュータにて前記所定距
離と比較することにより、スピンドル20のラジアル方
向の振れを測定する。
【0066】そして、二つのSTM探針44A,44B
の測定値の和がゼロになるとき(一方の測定値を+の
値、他方の測定値を−の値とした場合)の一つのSTM
探針44Aの測定値を真値として用いることにより、非
同期振れ測定の信頼性を向上させることができる。この
真値を非同期振れデータとして用いることで精確な軸振
れの補正を行なうことができる。原理的には、軸振れが
ない場合図3の(b)に示すP1 〜P3 以外の点のよう
に、二つのSTM探針44A,44Bの測定値の和はゼ
ロになるため、信頼性が高いものとして非同期振れデー
タとして採用する。また和がゼロでない場合は、測定値
の信頼性が低いものとし、非同期振れデータとして採用
しない。
【0067】(第3の実施の形態)本第3の実施の形態
に係る光ディスク原盤記録装置の主な構成は、図38に
示したものと同様である。
【0068】図4は、本発明の第3の実施の形態に係る
光ディスク原盤記録装置における二つのSTMを用いた
スピンドル非同期振れおよび軸倒れ測定・補正機構の概
観図である。図4において図2,図3と同一な部分には
同一符号を付してある。
【0069】図4において、スピンドル20上には光デ
ィスク原盤3が載置されている。スピンドル20におけ
るターンテーブルの側面と対向する位置に、上下方向へ
スピンドル20の回転軸と平行をなすよう二つのインチ
ワームモータ42A,42Bが配置されている。これら
インチワームモータ42A,42Bには、それぞれ圧電
チューブ43A,43Bを介してSTM探針44A,4
4Bが取り付けられている。これらSTM探針44A,
44Bは、各先端がスピンドル20のターンテーブル側
面から同一の所定距離をなすよう、すなわち各先端がス
ピンドル20の回転中心から同一の所定距離をなすよう
配置されている。さらに、STM探針44A,44Bと
スピンドル20にはバイアス電圧回路45が接続されて
いるとともに、それぞれトンネル電流増幅回路46A,
46Bを介して図示しないコンピュータが接続されてい
る。
【0070】このように、スピンドル20の回転軸と平
行に配置された二つのSTM探針44A,44Bからの
測定値(絶対値)を比較し、上記図3の(b)に示した
ように、それら二つの値が一致しないときのデータを排
除し、一致したときの値を用いることにより、非同期振
れの測定信頼性を向上させることができる。
【0071】図5は、スピンドル20の軸倒れに起因す
るトラックピッチ記録誤差を説明するための図である。
図5に示すように、二つの検出値を用いることによりス
ピンドル20の軸の倒れ角も測定でき、トラックピッチ
記録誤差の補正を微動テーブル8を通して行なうことが
できる。図5に示すように、スピンドル20軸の倒れ角
がθ1 のとき、トラックピッチ誤差(E3 )は、スピン
ドル20の倒れがスピンドル20中心を軸にして発生し
ているものとすると、次式(1)のように表わすことが
できる。
【0072】 E3 =Lp ´−Lp =Lp θ1 ・θ1 =Lp θ1 2 …(1) (第4の実施の形態)本第4の実施の形態に係る光ディ
スク原盤記録装置の主な構成は、図38に示したものと
同様である。
【0073】図6の(a)は、本発明の第4の実施の形
態に係る光ディスク原盤記録装置におけるスピンドル2
0のターンテーブルにターゲットを取り付けた場合の、
STMを用いたスピンドル非同期振れ測定機構の概観図
である。
【0074】図6の(a)において、スピンドル20上
には光ディスク原盤3が載置されている。スピンドル2
0におけるターンテーブルの側面には、一つの鋭利な凸
状(三角錐状)のターゲット50が設けられている。前
記ターンテーブルの側面と対向する位置に、インチワー
ムモータ42が配置されている。このインチワームモー
タ42には、圧電チューブ43を介してSTM探針44
が取り付けられている。このSTM探針44は、その先
端がターゲット50の先端と対向しターゲット50の先
端と所定距離をなすよう配置されている。さらに、ST
M探針44とスピンドル20にはバイアス電圧回路45
が接続されているとともに、トンネル電流増幅回路46
を介して図示しないコンピュータが接続されている。
【0075】図6の(b)は、ターンテーブルに二つの
ターゲットを取り付けた場合の、STMを用いたスピン
ドル非同期振れ測定機構の概観図である。図6の(b)
において図6の(a)と同一な部分には同一符号を付し
てあり、以下図6の(a)と異なる部分のみを述べる。
【0076】スピンドル20におけるターンテーブルの
側面には、上下方向に列をなすよう二つのターゲット5
0A,50Bが取り付けられている。また、前記ターン
テーブルの側面と対向する位置に、上下方向へスピンド
ル20の回転軸と平行をなし、それぞれターゲット50
A,50Bと対応するよう、二つのインチワームモータ
42A,42Bが配置されている。これらインチワーム
モータ42A,42Bには、それぞれ圧電チューブ43
A,43Bを介してSTM探針44A,44Bが取り付
けられている。これらSTM探針44A,44Bは、そ
れぞれターゲット50A,50Bの先端と対向しターゲ
ット50A,50Bの先端と所定距離をなすよう配置さ
れている。
【0077】図6の(a)(b)に示すように、ターン
テーブルの側面に鋭利な凸状のターゲットを取り付け、
前記ターンテーブルが一回転する毎に送られてくるター
ゲットのスピンドルラジアル方向の振れを、STM探針
を用いて測定することにより、スピンドル非同期振れを
オングストローム(0.1nm)オーダで測定すること
が可能になる。また、ターゲットの凸部をトラッキング
させて制御を行なうことにより、スピンドルのアキシャ
ル方向振れに起因する非同期振れ測定誤差を軽減でき
る。
【0078】なお、ターンテーブルの側面に、上下方向
に列をなすよう三つ以上のターゲットを取り付け、前記
ターンテーブルの側面と対向する位置に、上下方向へス
ピンドル20の回転軸と平行をなし各ターゲットと対応
するよう、三つ以上のSTM探針を配置し、測定を行な
うようにしてもよい。
【0079】(第5の実施の形態)図7は、上記第5の
実施の形態に示したスピンドル非同期振れ測定用ターゲ
ットのSTM探針によるオンマシン加工の様子を示す図
である。図7において図6と同一な部分には同一符号を
付してある。図7に示すようにこの機構は、光ディスク
原盤3、スピンドル20、ターゲット50、パルス電圧
印加回路45、STM探針44、圧電チューブ43、イ
ンチワームモータ42などから構成されている。
【0080】図7に示す機構では、STM探針44を三
次元方向に駆動しながら、STM探針44にパルス電圧
発生回路45を介してパルス状の電圧を印加する。そし
て、スピンドル20のターンテーブル側面に取り付けら
れた所望の鋭角な凸部を有するターゲット50をSTM
加工する(オンマシン加工)。このターゲット50をス
ピンドル非同期振れ測定用ターゲットとすることで、非
常に鋭角な凸形状をターゲットとすることができ、非同
期振れ測定精度を向上させることができる。
【0081】なお原子トラッキングは、STM探針44
を後述する圧電チューブを用いて小径で回転させ、転進
一回転後の次の探針44の移動方向(φ)は、次式
(2)から計算する。
【0082】
【数1】
【0083】ここで、ω:探針回転角速度[rad/
s]、It:トンネル電流である。原子トラッキングと
は、STM探針を用いて例えば原子ピークを追跡する方
法である。探針の先端は原子間距離よりも小さな半径
(例えば0.02nm)で直線もしくは回転運動してお
り、1周期ごとに原子がなす傾斜の最も急峻な方向を算
出する。この傾斜の算出結果に基づき、最も傾斜が急峻
である方向へ探針を動かす。この連続によって、探針は
ターゲットを追跡する。この探針を動かす量に基づいて
フィードバック信号を微動回路にかけることにより、振
れの補償を行なうことができる。
【0084】なお、トラッキング速度および精度を向上
させるために、以下図8〜図15に示すような種々の諸
方法が考えられる。後述する図8〜図15に示すよう
に、原子トラッキング方法に関してはSTM探針44、
トンネル電流増幅回路46、バイアス電圧回路45、参
照用格子51、圧電チューブ52などから構成される。 (第6の実施の形態)図8は、前述したSTM探針によ
る原子トラッキングの第1の方法を説明するための図で
ある。図8において、圧電チューブ43には一本のST
M探針44が取り付けられている。STM探針44には
トンネル電流増幅回路46を介して図示しないコンピュ
ータが接続されている。また、STM探針44と参照用
格子51にはバイアス電圧回路45が接続されている。
【0085】図8に示すように、STM探針44はその
先端が参照用格子51上で円を描くよう回転する。この
STM探針44の回転半径を大小に変化させることで、
粗トラッキングあるいは精トラッキングに切り替えるこ
とができる。なお、STM探針44が大半径で回転する
とき、STM探針4の移動速度が大きくなり(応答速度
が大きくなる)粗トラッキングになり、精度が劣化す
る。また、STM探針44が小半径で回転するとき、探
針44の移動速度が小さくなり(応答速度が小さくな
る)精トラッキングになり、精度が良くなる。
【0086】(第7の実施の形態)図9は、STM探針
による原子トラッキングの第2の方法を説明するための
図である。図9において、圧電チューブ43には複数
(四本)のSTM探針44A,44B,44C,44D
が円環状をなすよう取り付けられている。
【0087】図9に示すように、複数の探針44A〜4
4Dを円環状に配置し、円環状をなす各探針44A〜4
4Dに流れるトンネル電流を用いて原子トラッキングを
行なうことにより、上記図8に示したように一本の探針
44を回転させる必要がなくなるため、トラッキングの
速度を向上させることができる。
【0088】(第8の実施の形態)図10は、STM探
針による原子トラッキングの第3の方法を説明するため
の図である。図10において、円筒状の圧電チューブ4
3には複数(四本)のSTM探針44A〜44Dが円環
状をなすよう取り付けられているとともに、圧電チュー
ブ43はその周囲を圧電チューブ52で包囲されてい
る。
【0089】図10に示すように、アクチュエータであ
る圧電チューブ52を半径方向に伸縮させることで、圧
電チューブ52の内側に嵌合させて設けた圧電チューブ
43が半径方向に伸縮する。これに伴い、円環状に配置
された複数の探針44A〜44Dの環半径が変化する。
このように、STM探針44A〜44Dの回転半径を大
小に変化させることで、粗トラッキングあるいは精トラ
ッキングに切り替えることができる。
【0090】なお前述したように、STM探針が大半径
で回転するとき、STM探針の移動速度が大きくなり
(応答速度が大きくなる)粗トラッキングになり、精度
が劣化する。また、STM探針が小半径で回転すると
き、STM探針の移動速度が小さくなり(応答速度が小
さくなる)精トラッキングになり、精度が良くなる。こ
れら粗トラッキングと精トラッキングとを切り替え使い
分けることで、原子トラッキング速度の向上、精度の向
上が可能になる。
【0091】(第9の実施の形態)図11は、STM探
針による原子トラッキングの第4の方法を説明するため
の図である。図11に示すように、円環状に配置された
複数の圧電チューブ43A〜43Dと各圧電チューブ4
3A〜43Dに取り付けられたSTM探針44A〜44
Bを各々内側に傾かせることにより、圧電チューブを用
いるためのスペースの確保が容易になり、またSTM探
針の組み立て集積化も容易に行なうことができる。
【0092】(第10の実施の形態)図12は、STM
探針による原子トラッキングの第5の方法を説明するた
めの図である。図12に示すように、複数のSTM探針
44A〜44Gが二重の円環状をなすよう配置されてい
る。これにより、粗トラッキングである外輪の円環状探
針44A〜44Dと精トラッキングである内輪の円環状
探針44E〜44Hを一つのトラッキングヘッドにより
実現でき、粗・微トラッキングを切り替えることで、原
子トラッキング速度の向上を図ることができる。
【0093】(第11の実施の形態)図13は、STM
探針による原子トラッキングの第6の方法を説明するた
めの図である。図13において円筒状の圧電チューブ4
3には、複数(四本)のトラッキング方向算出用STM
探針441A〜441Dが円環状をなすよう取り付けら
れているとともに、その円の中心に一本の位置検出用S
TM探針442が取り付けられている。
【0094】このように探針回転中のトンネル電流を用
いた原子トラッキングにおいて、複数のトラッキング方
向算出用STM探針441A〜441Dと一つの位置検
出専用STM探針442を備えることにより、探針にト
ラッキング方向算出用と位置検出用とを兼ねさせたとき
の探針回転による位置検出誤差を無くすことができ、原
子トラッキングの信頼性を向上させることができる。
【0095】(第12の実施の形態)図14は、STM
探針による原子トラッキングの第7の方法を説明するた
めの図である。図14において、複数(四本)の圧電チ
ューブ43A〜43Dは円環状をなすよう配置されてお
り、各圧電チューブ43A〜43DにはそれぞれSTM
探針44A〜44Dが取り付けられている。
【0096】図14に示すように、各STM探針44A
〜44Dを回転させることにより、各STM探針44A
〜44Dにトラッキングを行なわせる。そして、トラッ
キングの方向が一致したときのみ、その方向にトラッキ
ングユニットを移動させることにより、トラッキングの
信頼性を向上させることができる。
【0097】(第13の実施の形態)図15は、STM
探針による原子トラッキングの第8の方法を説明するた
めの図である。図15に示すように、圧電チューブ43
の横断面上に円環状に配置された複数のSTM探針44
A〜44Dは各々回転しているので、これら各STM探
針44A〜44Dの回転軌跡により精の原子トラッキン
グを行なうことができる。それとともに、複数のSTM
探針44A〜44D全体でその軌跡がほぼ円状をなすよ
う回転させる。このように、複数のSTM探針44A〜
44D全体でその軌跡が円状に近似できるような多角形
状になるよう、各STM探針44A〜44Dを直線運動
させることにより、粗の原子トラッキングを行なうこと
ができる。
【0098】上記図14,図15に示すように、粗トラ
ッキングのときは複数のSTM探針を探針全体でその軌
跡が円状に近似できるような多角形状になるよう、各S
TM探針を直線運動させる。また微トラッキングのとき
は複数のSTM探針を各々回転させることにより、粗・
微トラッキングを切り替え、これにより原子トラッキン
グ速度の向上を図ることができる。
【0099】(第14の実施の形態)図16は、スピン
ドル回転中心付近に取り付けられた、結晶構造を有する
被測定部材である参照用結晶格子に、STMをトラッキ
ングさせることによりスピンドル非同期振れを測定する
機構を示す概観図である。図16において、スピンドル
20のターンテーブル上には光ディスク原盤3が載置さ
れている。前記ターンテーブルの中心部付近には参照用
結晶格子51が設けられている。
【0100】なお、参照用結晶格子は結晶であり、格子
欠陥が起こりにくいもの、例えばグラファイトからな
る。例えば、鋳物やアモルファスのような非結晶構造の
物体を原子トラッキングしようとしても、原子の配列が
不規則であったり、原子間距離が原子の直径を超えてい
たり、あるいは走査回転半径より近い場合などがあるた
め、原子のピークを正しく追跡することができなくなる
場合がある。結晶構造を有する材料をトラッキングのタ
ーゲットとすることにより、このような結晶構造の乱れ
が規則正しい配列に改善され、トラッキングエラーの起
こりにくい制御系を構築することが可能となる。
【0101】前記ターンテーブル上方には、圧電チュー
ブ43に取り付けられたSTM探針44が配置してい
る。圧電チューブ43は治具53に支持されており、こ
の治具53は防振台1上に設けられている。STM探針
44は、その先端が参照用結晶格子51と所定距離をな
すよう配置されている。STM探針44と参照用結晶格
子51にはバイアス電圧回路45が接続されているとと
もに、STM探針44にはトンネル電流増幅回路46を
介して図示しないコンピュータが接続されている。ま
た、前記ターンテーブルの上方には記録ユニット9が配
置している。
【0102】図16に示すように、STMを用いてスピ
ンドル20におけるターンテーブルの中心部に取り付け
られた参照用結晶格子51中の原子(または凸状ターゲ
ットでもよい)をトラッキングし、スピンドルが回転す
る周毎の探針の移動する軌跡を比較することにより、ス
ピンドル20の非同期振れがオングストローム(0.1
nm)オーダで測定可能になる。
【0103】(第15の実施の形態)図17は、STM
トラッキングを用いたスピンドル姿勢測定によるスピン
ドル非同期振れ測定機構の概観図である。図17に示す
ように、スピンドル20のターンテーブル側面にほぼ均
等な間隔をもって三つの参照用結晶格子(あるいは凸状
ターゲット)51A〜51C(51Cは不図示)が設け
られている。前記ターンテーブルの周囲における三つの
参照用結晶格子51A〜51Cに対応する位置に、各々
圧電チューブ43A〜43Cを介してSTM探針44A
〜44Cが配置している。これらSTM探針44A〜4
4Cは、各先端が対応する前記参照用結晶格子と所定距
離をなすよう配置されている。
【0104】図17に示すように、三つのSTM探針4
4A〜44Cを用いてターンテーブル20に取り付けら
れた三つの参照用結晶格子(あるいは凸状ターゲット)
51A〜51Cをトラッキングする。これにより、図示
しないコンピュータにより三つの参照用結晶格子51A
〜51Cの空間的位置が認識でき、スピンドル20の三
次元的姿勢を算出できる。これにより、スピンドル20
の非同期振れ、面振れが測定可能になり、これらの測定
値を非同期振れ補正のためにフィードバックできる。ま
た、光ディスク原盤3の平面度がスピンドル20の面振
れより極端に小さい場合は、フォーカス制御にフィード
バックすることができる。
【0105】なお、AFM(原子間力顕微鏡:不導体の
測定も可能。これに対してSTMは導体のみの測定が可
能)ユニットを用いると、スピンドルに上記図8〜図1
5に示したSTM測定のような接地ないし電圧印加の必
要がなくなる。よって、接地(または電圧印加:ブラ
シ)に起因するスピンドルの回転精度劣化のおそれがな
くなる。AFM測定時に、スピンドルの回転に伴う風流
がAFMカンチレバーを動かし、測定値に影響を及ぼす
場合があるが、この場合は第16の実施の形態に示すよ
うに実施する。
【0106】(第16の実施の形態)図18は、AFM
(Atomic Force Microscope)
によるスピンドル非同期振れ測定機構の概観図である。
図18において、防振台1にはスピンドル20が備えら
れている。スピンドル20上には光ディスク原盤3が載
置されている。防振台1上のスピンドル20両端付近に
は、治具54A,54Bが備えられている。治具54
A,54Bには、それぞれAFM測定ユニット55A,
55Bが取り付けられている。また、AFM測定ユニッ
ト55A,55Bにはコンピュータ60が接続されてい
る。
【0107】スピンドル20上方には記録ヘッド30が
配置されており、この記録ヘッド30には微動テーブル
8を介して粗動テーブル4が接続されている。コンピュ
ータ55は、ドライバ56を介して微動テーブル4に接
続されている。
【0108】図18に示すように、二つのAFMをスピ
ンドル20を中心としてして対向させて配置しており、
これらAFMはターンテーブルの軸振れに伴い原子間力
によりターンテーブル方向へ移動する。それら移動量を
測定し、各測定値の差分をとることで、AFMカンチレ
バーの風流に起因する測定誤差を相殺することができ
る。
【0109】(第2〜第16の実施の形態の作用効果) (1) トラッキング誤差0.5[rad]を確保する原子
トラッキングの最大応答速度vは、次式(3)のように
表わせる。
【0110】v=7×r×ω[nm/s] …(3) ここで、rは探針回転半径[A(オングストロー
ム)],ωは探針回転角速度[rad/s]である。
【0111】図6に示すスピンドル非同期振れ測定の場
合、スピンドル非同期振れ測定誤差E1 はターゲットの
移動速度に比例して増えるものとして、スピンドル回転
数をn[rpm]、原盤半径を110[mm]としたと
き、次式(4)に示すようになる。
【0112】 E1 =110×106 ×0.5×(2π・n/60)/(7×r×ω) [mm] …(4) (2) 図16に示すようにスピンドル回転中心部に位置す
る参照用格子(または凸状のターゲット)をトラッキン
グして非同期振れを測定する場合、スピンドル非同期振
れの測定誤差E2 は、スピンドル回転数をn[rp
m]、スピンドル中心と被トラッキング参照用格子の距
離をR[mm]のとき、上記E1 と同様にスピンドル非
同期振れ測定誤差がターゲットの移動速度に比例して増
えるものとして、次式(5)に示すようになる。
【0113】 E2 =R×106 ×0.5×(2π・n/60)/(7×r×ω) [nm] …(5) (3) STMのトラッキング精度を0.5[rad]とす
ると、図17に示すスピンドルの姿勢の測定誤差E3
は、原盤半径を110[mm]としたとき、上記E1 ,
E2 と同様に次式(6)に示すようになる。
【0114】 E3 =110×106 ×0.5×(2π・n/60)/(7×r×ω) [nm] …(6) このとき、スピンドル軸倒れによるトラッキング誤差の
補正分解能E4 は、20mm<R(=記録半径)<60
mmとし、図5に示したと同様にスピンドルの倒れがス
ピンドル中心を軸にして発生しているとすると、図6の
(c)を参照し次式(7)に示すようになる。
【0115】 E4 =Lt×(θt)2 =Lt×(E6 /Lt)2 =[110×106 ×0.5×(2π・n/60) /(7×r×ω)]2 /Lt[nm] …(7) (4) 原子に代わるターゲットの形状に関しては、ターゲ
ット凸部の曲率が原子レベル(0.1〜0.2nm)で
あることが望ましい。これ以上の曲率Rtを有する場合
は、その大きさに比例してトラッキング誤差E5 が増加
する。すなわち、このトラッキング誤差E5 は次式
(8)に示すようになる。
【0116】 E5 =Rd×(Rt/0.1)×0.5×(2π・n/60) /(7×r×ω)[nm] …(8) ここで、Rdは原盤半径(mm),Rtはターゲットの
凸部曲率(nm)である。
【0117】(5) 図4,図6の(b)に示す構成におい
て、二つのSTM探針のなす距離をl1 =10[m
m]、スピンドル下方に備えられたスピンドルモータ
(不図示)の重心と光ディスク原盤とのなす距離を15
0[mm]、前記スピンドルモータ底部と前記光ディス
ク原盤とのなす距離を300[mm]とする。この場
合、スピンドルの振れは非同期で10[nm]程度なの
で、二つのSTM探針に求められる分解能xr は、スピ
ンドルが重心回りでθ分非同期に振れるとすると、次式
(9)(10)に示すようになる。
【0118】 θ=10[nm]/150[mm] =10[nm]/150×106 [nm] [rad] …(9)
【数2】
【0119】一般のSTMの分解能は0.1[nm]程
度であるので、上記のような構成にてスピンドルの軸振
れの測定・補正を行なうことは十分可能である。
【0120】(変形例)上述した原子トラッキングにお
ける被トラッキング対象は、原子に限らず、例えば鋭角
な凸状のターゲットを用いることもできる。
【0121】また、上述した原子トラッキングでは、針
を運動させ原子ピークの傾斜の最も急峻な方向を算出す
るが、針を動かしてピークを追跡するのでなく、スピン
ドル或いはターンテーブルを動かして追跡させることに
より、サブナノラジアンオーダーの補正を行なう方法も
適用できる。このときVCMに対して設けられている微
動装置をSTMに設けることにより装置を構成する。
【0122】(第17の実施の形態)本第17の実施の
形態に係る光ディスク原盤記録装置の主な構成は、図3
8に示したものと同様である。図38において、防振台
1上には、スピンドルモータ2が設けられている。この
スピンドルモータ2の回転軸に接続されたターンテーブ
ル上には、光ディスク原盤3が載置されている。なお光
ディスク原盤(光ガラス原盤)3は、ガラス基板上にレ
ジストを塗布したものである。
【0123】また防振台1上には、粗動テーブル4が設
けられている。この粗動テーブル4は、摩擦駆動機構5
の駆動により各レール6,7に沿って矢印(イ)の方
向、すなわち光ディスク原盤3のラジアル方向(半径方
向)に所定の粗動ストロークで移動するものとなってい
る。この粗動テーブル4には、微動テーブル8が設けら
れ、かつこの微動テーブル8に記録ユニット9が設けら
れている。
【0124】微動テーブル8は、圧電素子の伸縮により
粗動ストロークよりも小さい微動ストロークで微動し、
記録ユニット9を光ディスク3のラジアル方向に微動移
動させるものである。記録ユニット9は、対物レンズお
よびこの対物レンズアクチュエータからなるもので、レ
ーザ光を光ディスク原盤3に集光するものである。
【0125】一方、防振台1には記録レーザヘッド10
が設けられている。この記録レーザヘッド10は、光デ
ィスク原盤3上に照射する記録レーザ光11を出力する
もので、この記録レーザ光11は、光電変調器12、音
響光電変調器13,14などからなる記録光学系15を
介して記録ユニット9に導かれるようになっている。ま
た、レーザ測長システム16は、粗動テーブル4および
微動テーブル8の各位置をそれぞれ測長する機能を有し
ている。
【0126】コントローラ17は、レーザ測長システム
16により測長された粗動テーブル4および微動テーブ
ル8の各位置を入力し、記録ユニット9の位置が目標位
置になるように粗動テーブル4および微動テーブル8の
駆動をフィードバック制御する機能を有している。
【0127】図19は、本第17の実施の形態にてその
構成の要旨が適用されるスピンドル非同期振れ測定機構
の概観図である。スピンドル20上には光ディスク原盤
3が載置されており、スピンドル20の側面付近には、
非接触変位計(またはレーザ干渉計)61が配置されて
いる。この非接触変位計61は、その先端がスピンドル
13のターンテーブル側面と所定距離をなすよう配置さ
れている。
【0128】図示しないスピンドルモータによりスピン
ドル20を回転させ、スピンドルゼロ相をトリガにし、
非接触変位計61で検出されるターンテーブルの側面と
非接触変位計61との間の距離データを図示しないコン
ピュータに取り込む。これにより、スピンドル20が1
回転する毎にスピンドル周回部の特定の一点の位置の変
動が検出され、この変動をスピンドル非同期振れとして
いる(後に図27を参照し述べる)。
【0129】図20は、本第17の実施の形態にてその
構成の要旨が適用されるスピンドル非同期振れ補正シス
テムのブロック図である。図20において、粗動テーブ
ル4には第1のミラー62が設けられている。この第1
のミラー62に対して第1のレーザ測長システム63が
配置されている。この第1のレーザ測長システム63
は、レーザ干渉計を用いたもので、第1のミラー62に
対してレーザ光を出力し、その反射レーザ光を受光して
第1のミラー62の位置すなわち粗動テーブル4の位置
を測長する機能を有している。
【0130】また、微動テーブル8の先端部に設けられ
た支持体64には、第2のミラー65が設けられてい
る。この第2のミラー65には、第2のレーザ測長シス
テム66が対向配置されている。この第2のレーザ測長
システム66は、レーザ干渉計を用いたもので、第2の
ミラー65に対してレーザ光を出力し、その反射レーザ
光を受光して第2のミラー65の位置すなわち記録ユニ
ット9の位置を測長する機能を有している。
【0131】コンピュータ67は、粗動テーブル4に対
する目標位置指令を偏差器68に発する機能を有してい
る。この偏差器68は、目標位置指令と第1のレーザ測
長システム63により測長された粗動テーブル4の位置
との偏差を求めてドライバ69に送る機能を有してい
る。
【0132】またコンピュータ67は、微動テーブル8
に対する目標位置指令を偏差器70に発する機能を有し
ている。この偏差器70は、目標位置指令と第2のレー
ザ測長システム66により測長された微動テーブル8の
先端位置との偏差を求めてドライバ71に送る機能を有
している。またコンピュータ67は、微動テーブル8の
伸縮制御および粗動機構の送り動作を繰り返して記録ユ
ニット9を光ディスク原盤3のラジアル方向に移動する
機能を有している。
【0133】さらにコンピュータ67は、第1のレーザ
測長システム63により測長された第1のミラー62の
位置、第2のレーザ測長システム66により測長された
第2のミラー65の位置を入力し、これら位置、微動テ
ーブル8の印加電圧、微動テーブル8の感度に基づい
て、粗動テーブル4のピッチングを算出する機能を有し
ている。
【0134】図21の(a)および(b)は、二つのレ
ーザ干渉計を用いたスピンドル非同期振れ測定機構の概
観図であり、(a)は平面図、(b)は斜視図である。
図21に示すように、スピンドル20上には光ディスク
原盤3が載置されている。またスピンドル13の両側に
は、レーザ干渉計80A,80Bがスピンドルの中心軸
と一直線状をなし、ターンテーブルの側面と所定距離を
なすよう配置されている。
【0135】図21の(b)に示すように、レーザヘッ
ド81から発生されたレーザ光はベンダ82A〜82
D,レーザ干渉計80A,80B等を介して、鏡面であ
るスピンドル20の側面に対して二方向から対向してレ
ーザ光を照射する。そして、スピンドル20からの反射
光をレーザ干渉計80A,80Bで受光することによ
り、スピンドル20の位置を測定する。これら二つのレ
ーザ干渉計80A,80Bで測定された位置を基に、前
記スピンドルの非同期振れを測定できる。またこれら二
つの測定値の差をとることで、環境(温度、気圧、湿
度)に起因するレーザの測長値の乱れを相殺できる。レ
ーザ干渉計80A,80Bを通過した反射光はそれぞれ
レシーバ83A,83Bに受光される。
【0136】図22の(a)はレーザ干渉計80Aの測
定値を示す図であり、図22の(b)はレーザ干渉計8
0Bの測定値を示す図である。これらの測定値につい
て、図22の(c)に示すようにスピンドル回転ごとの
測定値(A−B/2)を基準曲線と比較し、その差をス
ピンドル非同期振れと定義する。
【0137】これにより、スピンドル非同期振れ測定の
高精度化が可能になる。ここで、基準曲線はスピンドル
20におけるターンテーブルの形状誤差を含んだ任意の
スピンドル1回転分のレーザ測長値である。このスピン
ドル非同期振れ値を上記図20に示した系で微動テーブ
ル8にフィードバックし、トラックピッチ誤差を補正す
る。
【0138】(第18の実施の形態)図23は、四つの
非接触変位計を用いたスピンドル非同期振れ測定機構の
概観図である。図3に示すようにスピンドル20周辺に
おいて、スピンドル20に対する微動テーブル8の送り
方向およびそれと直交する方向に四つの非接触変位計8
4A,84B,84C、84Dが配置されている。これ
ら四つの非接触変位計84A〜84Dは、各先端がター
ンテーブルと所定距離をなすよう配置されている。
【0139】これら四つの非接触変位計84A〜84D
により、スピンドル20のテーブル送り方向および送り
方向に直交する方向の非同期振れを測定し、微動テーブ
ル8へそれらの検出値をフィードバックすることで、記
録ヘッド位置の補正を行なう。
【0140】図24は、四つの相直交する非接触変位計
14を用いた場合のトラックピッチ誤差の算出を説明す
るための図である。図24において、l1 はテーブル送
り方向と直交成分のスピンドル非同期振れ、l2 はスピ
ンドル非同期振れ(送り方向と直交成分)によりずれて
記録されたピットの半径値、l3 はl3 =e=l2 −r
となるトラックピッチ誤差、rは目標とされたピットの
半径値である。これらから、次式(11)〜(14)が
導かれる。
【0141】
【数3】
【0142】r/l2 =cosθ …(12) l2 =r/cosθ …(13) e=l3 =l2 −r=r/cosθ−r =r{1/cos(l1 /r)−1} …(14) 図23に示すように、四つの非接触変位計84A〜84
Dの非同期振れ検出値をe1,e2,e3,e4とした
とき、トラックピッチ誤差eは、図24から次式(1
5)に示すようになる。
【0143】 e=(e1+e2)/2 +r×{1/[cos((e3+e4)/2r)]−1} …(15) この値eを微動テーブル8にフィードバックすること
で、記録誤差の補正が可能になる。
【0144】(第19の実施の形態)図25は、センタ
リング用センサを兼ねたスピンドル非同期振れ測定用セ
ンサを備えた記録装置の概観図である。図25に示すよ
うに、防振台1上にスピンドル20が備えられており、
このスピンドル20上に光ディスク原盤3が載置されて
いる。スピンドル20の両側の防振台1上には各々支持
台85A,85Bに支持された非接触変位計86とセン
タリング用プッシャー87がスピンドル20方向を向き
対向して配置されている。非接触変位計86は、自身と
スピンドル20のターンテーブルの側面とのなす距離の
変位を測定するものである。非接触変位計86とセンタ
リング用プッシャー87は、各先端がスピンドル20の
ターンテーブル側面と所定距離をなすよう配置されてい
る。
【0145】センタリング機構とは、図示しないスピン
ドルモータによりスピンドル20を回しながらセンサに
より光ディスク原盤3の周位置を検出し、光ディスク原
盤3の外周をプッシャー87を用いて少しずつ押し込
み、最終的に光ディスク原盤3のセンタをスピンドル2
0のセンタに合わせ込む機構である。この際、プッシャ
ー87は、非接触変位計86の測定結果を基に押し込み
を行なう。光ディスク原盤3の側面が鏡面状態に保たれ
ている場合、図25に示すように、スピンドル20の非
同期振れ測定センサ86をセンタリング用センサとして
兼ねさせることで、センタリング用センサを省く構成と
することができ、装置の省スペース化、安価化が可能に
なる。
【0146】また、センタリング中のスピンドル同期振
れをモニタしておき、この同期振れが最小となるように
センタリングを行なうことで、非同期振れの測定レンジ
を小さくし、ひいては分解能の高い非同期振れ測定が可
能になり、非同期振れ補正を高精度に行なうことができ
る。
【0147】(第20の実施の形態)図26は、非接触
変位計またはレーザ干渉計を内蔵したスピンドルを用い
たスピンドル非同期振れ測定機構の概観図である。ま
た、図27は非接触変位計を用いた場合のスピンドル非
同期振れ測定を説明するための図である。
【0148】図26に示すように、防振台1上にスピン
ドル20が備えられており、このスピンドル20上に光
ディスク原盤3が載置されている。スピンドル20には
非接触変位計(またはレーザ干渉計)88が内蔵されて
おり、この非接触変位計88はスピンドル20の側面方
向を向いている。また、スピンドル20の側部の防振台
1上には治具89が配置しており、治具89上部には基
準平面(ミラー)90が支持されている。この基準平面
(ミラー)90は、スピンドル20のターンテーブル側
面と所定距離をなすよう配置されている。
【0149】図26に示すように、静電容量型などの非
接触変位計88をスピンドル20に内蔵させ、基準平面
(ミラー)90をスピンドル20外に配置し、スピンド
ル一回転ごとの非接触変位計88と基準平面90との間
の距離を測定することにより、図27に示すように非同
期振れを測定できる。なお一般に、非接触変位計による
誤差が1[nm]、レーザ干渉計による誤差が1.25
[nm]であるのに対し、非同期振れの希望誤差は5
[nm]程度であるので、十分測定可能である。上記に
おいて、非接触変位計88に接続されるケーブル91の
ねじれが懸念されるが、無線またはコネクタ部にスリッ
プリング等を設けた回転可能なケーブルを用いること
で、ケーブルのねじれを回避できる。
【0150】(第21の実施の形態)図28の(a)お
よび(b)は、レーザ干渉計を用いた場合のスピンドル
非同期振れ測定機構を示す図であり、(a)は斜視図、
(b)は側断面図である。図8に示すように、レーザ干
渉計92をスピンドル20に内蔵させ、円筒状の基準ミ
ラー93をスピンドル20のターンテーブルの周囲にタ
ーンテーブル側面と所定距離をなすよう配置する。レー
ザヘッド94から照射されたレーザ光はミラー95およ
びレーザ干渉計92を介して基準ミラー93に達する。
基準ミラー93で反射したレーザ光は、レーザ干渉計9
2およびミラー95を介してレシーバ96に受入れられ
る。
【0151】スピンドル20が一回転する際、レーザ干
渉計92によりターンテーブル全周についてレーザ干渉
計92と基準ミラー93との間の距離を測定することに
より、スピンドル20の位置を検出し、非同期振れを測
定できる。
【0152】図29は、上記のスピンドル非同期振れ測
定を説明するための図である。図29に示す測定値と同
期振れとから、次式(16)により非同期振れが導かれ
る。
【0153】
【数4】
【0154】図28に示したようにレーザ干渉計を用い
た場合、レーザ光を用いているため、上記図26に示し
たケーブルのひきまわしの問題がないという利点があ
る。
【0155】(第17〜第21の実施の形態の作用効
果)上述したように、図23に示した四つのセンサ(8
4A〜84D)の非同期振れ検出値をe1,e2,e
3,e4としたとき、トラックピッチ誤差eは図24か
ら次式(17)により導かれる。
【0156】 e=(e1+e2)/2 +r×{1/[cos((e3+e4)/2r)]−1} …(17) この値eを微動テーブルにフィードバックすることで、
記録誤差の補正が可能になる。
【0157】実際は、記録ヘッド送り方向と直交する方
向の非同期振れに起因するトラヒックピッチ誤差は、送
り方向の非同期振れに起因する誤差に比べてはるかに小
さいので、記録ユニット送り方向と直交する方向の非同
期振れの測定は記録補正というよりも一種の異常(例え
ば原盤の吸着不良による回転中の原盤のずれ)監視とい
う位置付けになる。
【0158】(第22の実施の形態)本第22の実施の
形態に係る光ディスク原盤記録装置の主な構成は、図3
8に示したものとほぼ同様である。
【0159】図30は、STMを用いたVCM(対物レ
ンズアクチュエータ)非同期クロスアクション測定・補
正機構を示す側面図である。図30において、記録ユニ
ット9には圧電チューブ43A,43Bを介してSTM
探針44A,44Bが備えられている。また記録ユニッ
ト9は変位計100を介して門型の治具101の一内壁
に取り付けられている。治具101の他内壁には切り欠
きヒンジ102が取り付けられており、この切り欠きヒ
ンジ102の切り欠き部にアクチュエータ103が備え
られている。また切り欠きヒンジ102におけるSTM
探針44A,44Bと対向する面には、基準平面(ミラ
ー)104が設けられている。
【0160】さらに、STM探針44A,44Bにはバ
イアス電圧回路45が接続されているとともに、それぞ
れトンネル電流増幅回路46A,46Bを介して図示し
ないコンピュータが接続されている。また、治具101
の一外壁に微動テーブル8を介して粗動テーブル4が取
り付けられている。微動テーブル8には前記コンピュー
タがアンプ105を介して接続されている。記録ユニッ
ト9の下方にはターンテーブルを有するスピンドル20
が配置しており、このターンテーブルには光ディスク原
盤3が載置されている。スピンドル20が図示しないス
ピンドルモータにより回転することで、光ディスク原盤
3が回転する。
【0161】VCMクロスアクションすなわちVCM上
下動時のVCMの原盤ラジアル方向の振れ誤差は、特に
非同期成分例えばVCM案内(板ばね)の非同期真直度
誤差あるいは非同期ピッチングが隣接間トラックピッチ
誤差に影響する。図30に示す構成により、基準ミラー
104と二つのSTM探針44A,44Bを用いて非同
期クロスアクションを測定する。そしてその測定値を、
記録ユニット9をアクチュエータにより送り方向に微小
変位させる微動テーブル8にフィードバックして補正す
る。このとき、ミラー面がVCM(記録ユニット9)の
運動線と平行になるように、アクチュエータ103と切
り欠きヒンジ102を用いて予め調整する。すなわち、
アクチュエータ103と切り欠きヒンジ102により平
面であるミラー面を動かすことで、このミラー面とVC
M(記録ユニット9)の運動線言い換えればスピンドル
の回転軸とのなす角度を調整できる。
【0162】図31は、図30に示したSTMを用いた
VCM非同期クロスアクション測定・補正機構を適用し
たVCM非同期クロスアクション補正システムのブロッ
ク図である。図31は図20に示した構成と同一な部分
が多いので、図31において図20と同一な部分には同
一符号を付し、説明を省略する。
【0163】図31において、基準ミラー104と二つ
のSTM探針44A,44Bにはバイアス電圧回路45
が接続されている。また、基準ミラー104と二つのS
TM探針44A,44Bは、各々増幅器46A,46B
を介してコンピュータ67に接続されている。またアク
チュエータ103はコンピュータ67に接続されてい
る。
【0164】図32の(a)〜(d)は、STMを用い
たVCM非同期真直度誤差、非同期ピッチングの算出を
説明するための図である。図32の(b)において、D
1は、図30および図31に示した一方のSTM探針4
4Aにて検出されたトンネル電流から換算した、STM
探針44Aと基準ミラー104との間の距離である。ま
た図32の(c)において、D2は図31に示した他方
のSTM探針44Bにて検出されたトンネル電流から換
算した、STM探針44Bと基準ミラー104との間の
距離であり、Lsは二つのSTM探針44A,44Bの
間の距離である。
【0165】非同期真直度誤差に関しては、図32の
(a)に示すように、記録中にSTM探針44Aまたは
STM探針44Bにおける検出トンネル電流から換算し
たSTM探針44A,44Bと基準ミラー104との間
の距離と記録前に予め算出したVCMを上下動させたと
きのVCM位置に対するSTM探針44A,44Bと基
準ミラー104と間の距離曲線とをコンピュータ67に
より比較し、その差を非同期真直度誤差とする。
【0166】非同期ピッチングに関しては、図32の
(d)に示すように、記録前に予め算出したVCMを上
下動させたときのSTM探針44A,44Bと基準ミラ
ー104との間の距離を基にVCM位置に対する同期ピ
ッチング(Pi=(D1−D2)/Ls)曲線を測定し
ておき、記録中のSTM探針44A,44B〜基準ミラ
ー104間の距離からコンピュータ67により算出した
ピッチング(P=(D1−D2)/Ls)とPiの差
(P−Pi)を非同期ピッチング(Pn)とする。な
お、VCMの上下方向の位置はリニアスケールなどから
なる変位計100により測定する。
【0167】(第23の実施の形態)図33は、レーザ
干渉計を用いたVCM非同期クロスアクション測定・補
正機構を示す図である。図33において、記録ユニット
9には干渉計110が備えられている。また、記録ユニ
ット9の上面には二つのレーザ反射ミラー111、11
2が配置されている。記録ユニット9は変位計100を
介して門型の治具113の一内壁に取り付けられてい
る。治具113の他内壁上方にはレシーバ114が取り
付けられており、内壁下方の干渉計110と対向する位
置には反射ミラー115が取り付けられている。
【0168】また、治具113の一外壁に微動テーブル
8を介して粗動テーブル4が取り付けられており、微動
テーブル8に前記コンピュータ67がアンプ105を介
して接続されている。記録ユニット9の下方にはターン
テーブルを有するスピンドル20が配置されており、こ
のスピンドル20には光ディスク原盤3が載置されてい
る。スピンドル20が回転することにより、光ディスク
原盤3が回転する。
【0169】さらに、干渉計110、反射ミラー11
1,112上方の治具113にはそれぞれ干渉計11
0、反射ミラー111,112と対応するよう三つの孔
116、117、118が設けられている。孔116、
117、118上方にはそれぞれベンダ119、干渉計
120、干渉計121が配置されている。レーザヘッド
122から照射されたレーザ光は、スプリッタ123,
124,125,119、干渉計120,121等を介
し、反射ミラー111,112、干渉計110に達す
る。反射ミラー111,112で反射されたレーザ光は
それぞれ干渉計120,121を介してレシーバ12
6,127に受入れられる。また干渉計110で反射し
たレーザ光はレシーバ114に受入れられる。
【0170】本第23の実施の形態に係るVCM非同期
クロスアクション測定・補正機構は、二つのレーザ反射
ミラー111,112を図33に示すように配置し、レ
ーザ干渉により非同期ピッチングを測定する。さらに、
レーザ干渉計110をVCM(記録ユニット9)に備え
ることで非同期直度誤差を測定し、これらの検出値を微
動テーブル8にフィードバックし、記録誤差を補正す
る。
【0171】図34は、図33に示したレーザ干渉計を
用いたVCM非同期クロスアクション測定・補正機構を
適用したVCM非同期クロスアクション補正システムの
ブロック図である。図34は図20に示した構成と同一
な部分が多いので、図34において図20と同一な部分
には同一符号を付し、説明を省略する。図34におい
て、記録ユニット9は干渉計26、レシーバ27を介し
てコンピュータ67に接続されているとともに、第1の
ミラー62,第2のミラー65は、それぞれ干渉計2
6、レシーバ27を介して偏差器68,70に接続され
ている。
【0172】図35の(a)〜(d)は、レーザ干渉計
を用いたVCM非同期真直度誤差、非同期ピッチングの
算出を説明するための図である。図35の(b)におい
て、D1は図3に示した干渉計118とミラー111と
の間の距離である。図35の(c)において、D2は干
渉計119とミラー112との間の距離であり、Lmは
ミラー111の中心とミラー112の中心との間の距離
である。
【0173】非同期真直度誤差に関しては、図35の
(a)に示すように、記録中に換算した干渉計110と
基準ミラー115との間の距離と記録前に予め算出した
VCMを上下動させたときのVCM位置に対する干渉計
110と基準ミラー115との間の距離曲線とを比較
し、その差を非同期真直度誤差とする。
【0174】非同期ピッチングに関しては図35の
(d)に示すように、記録前に予め換算したVCMを上
下動させたときのミラー111と干渉計118との間の
距離、ミラー112と干渉計119との間の距離を基
に、VCM位置に対する同期ピッチング(Pi′=(L
1−L2)/Lm)曲線を測定しておき、記録中に算出
した干渉計110と基準ミラー115との間の距離から
算出したピッチング(Pm)とPi′の差(Pm−P
i′)を非同期ピッチング(Pn′)とする。なお、V
CMの上下方向の位置はリニアスケールなどからなる変
位計100により測定する。なお、それぞれ三つ以上の
レーザ反射ミラーターゲット、干渉計、レシーバ等を設
け、測定を行なうようにしてもよい。
【0175】(第24の実施の形態)図36は、フォー
カス制御用粗動機構を備えたスピンドルを用いたフォー
カス制御のブロック図である。図36において図20と
同一な部分には同一符号を付している。図36において
粗動テーブル4には第1のミラー62が設けられてい
る。この第1のミラー62に対して第1のレーザ測長シ
ステム63が配置されている。この第1のレーザ測長シ
ステム63は、レーザ干渉計を用いたもので、第1のミ
ラー62に対してレーザ光を出力し、その反射レーザ光
を受光して第1のミラー62の位置すなわち粗動テーブ
ル4の位置を測長する機能を有している。また、微動テ
ーブル8には第2のミラー65が設けられている。この
第2のミラー65には、第2のレーザ測長システム66
が対向配置されている。この第2のレーザ測長システム
66は、レーザ干渉計を用いたもので、第2のミラー6
5に対してレーザ光を出力し、その反射レーザ光を受光
して第2のミラー65の位置すなわち記録ユニット9の
位置を測長する機能を有している。
【0176】コンピュータ67は、粗動テーブル4に対
する目標位置指令を偏差器68に発する機能を有してい
る。この偏差器68は、目標位置指令と第1のレーザ測
長システム63により測長された粗動テーブル4の位置
との偏差を求めてドライバ69に送る機能を有してい
る。
【0177】またコンピュータ67は、微動テーブル8
に対する目標位置指令を偏差器70に発する機能を有し
ている。この偏差器70は、目標位置指令と第2のレー
ザ測長システム66により測長された微動テーブル8の
先端位置との偏差を求めてドライバ71に送る機能を有
している。またコンピュータ67は、微動テーブル8の
伸縮制御および粗動機構の送り動作を繰り返して記録ユ
ニット9を光ディスク原盤3のラジアル方向に移動する
機能を有している。
【0178】さらにコンピュータ67は、第1のレーザ
測長システム63により測長された第1のミラー62の
位置、第2のレーザ測長システム66により測長された
第2のミラー65の位置を入力し、これら位置、微動テ
ーブル8の印加電圧、微動テーブル8の感度に基づい
て、粗動テーブル4のピッチングを算出する機能を有し
ている。
【0179】非点収差系130は増幅器131を介して
記録ヘッド9に接続されている。また、スピンドル20
にはアクチュエータ132が取り付けられており、コン
ピュータ67がライバ133を介してアクチュエータ1
32に接続している。
【0180】図36に示す機構は、フォーカスサーボ系
をスピンドル20に備えており、粗動テーブル4および
対物レンズアクチュエータを搭載する微動テーブル8を
有している。記録前(光ディスク原盤3セッティング
後)に光ディスク原盤3を一周回転させ、そのときのス
ピンドルアキシャル方向の振れを非点収差系130を用
いて測定する。
【0181】この測定結果を同期振れとし、記録中にそ
の同期的な面振れを粗動テーブル4へフィードフォワー
ドし、微動テーブル8の動作範囲を小さくすることによ
り、微動テーブル8に圧電素子等を用いることができる
ようになる。これにより、微動テーブル8のストロー
ク、姿勢誤差およびフォーカス制御時の微動テーブル8
のテーブル送り方向の振動を小さくできる。またフォー
カス系を圧電素子等の微動機構とすることにより、フォ
ーカス系の小形軽量化が可能になり、フォーカス制御の
高精度化・高剛性化が可能になる。
【0182】(第22〜24の実施の形態の作用効果) (1) STMの縦分解能は0.01nmオーダであるの
で、上記図30に示すように二本のSTM探針44A,
44B間の距離を10mmとすると、VCM非同期ピッ
チングθは、次式(18)で表される。
【0183】 θ=0.01×10-6/10=10-9=1[nrad] …(18) このような分解能で測定が可能になる。
【0184】(2) また非同期真直度誤差E0 は、STM
の縦分解能と同じく0.01nmオーダで測定可能なの
で、VCMの非同期クロスアクションによるトラックピ
ッチ誤差E1 は、VCM非同期ピッチングと非同期真直
度誤差から、記録ユニットと光ディスク原盤との間の距
離L0を1[mm]とすると、次式(19)で表され
る。
【0185】 E1 =L0・θ+E0 =106 ×10-9+0.01 =0.011=0.01[nm] …(19) このオーダで測定、補正が可能になる。
【0186】(3) 検出分解能2.5nmのレーザ干渉シ
ステムを用いた場合、反射ミラー間の距離L1を30
[mm]とすると、VCM非同期ピッチングE2 、非同
期真直度誤差E3 の測定分解能は次式(20)(21)
で表される。
【0187】 E2 =1.25[nm]/30[mm]=0.4×10-7 =0.04[μrad] …(20) E3 =1.25[nm] …(21) すると、非同期クロスアクションに起因する記録誤差の
補正分解能E4 は図37から、記録ヘッドと光ディスク
原盤との間の距離L0を1[nm]とすると、次式(2
2)で表される。
【0188】 E4 =L0・E2 +E3 =106 ×0.4×10-7[nm]+1.25[nm] =1.29[nm] …(22) と表される。
【0189】
【発明の効果】本発明によれば、下記の記録装置を提供
できる。
【0190】(1) スピンドルの軸振れを検出し、記録ヘ
ッドを補正駆動することによりトラックピッチ変動を低
減する記録装置。
【0191】(2) VCMの非同期振れを検出し、記録ヘ
ッドを補正駆動することによりトラックピッチ変動を低
減する記録装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る図であり、
(a)は光ディスク原盤記録装置における補正機構の構
成を示す図、(b)は4分割デテクタの作用を説明する
ための図。
【図2】本発明の第2の実施の形態に係る光ディスク原
盤記録装置におけるSTMを用いたスピンドル非同期振
れ測定機構の概観図であり、(a)は斜視図、(b)は
平面図。
【図3】本発明の第2の実施の形態に係る図であり、
(a)は二つのSTMを用いたスピンドル非同期振れお
よび軸倒れ測定機構の概観図、(b)は二つのSTM探
針の測定値を示す図。
【図4】本発明の第3の実施の形態に係る光ディスク原
盤記録装置における二つのSTMを用いたスピンドル非
同期振れおよび軸倒れ測定・補正機構の概観図。
【図5】本発明の第3の実施の形態に係るスピンドルの
軸倒れに起因するトラックピッチ記録誤差を説明するた
めの図。
【図6】本発明の第4の実施の形態に係る図であり、
(a)は光ディスク原盤記録装置におけるスピンドルの
ターンテーブルにターゲットを取り付けた場合の、ST
Mを用いたスピンドル非同期振れ測定機構の概観図、
(b)はターンテーブルに二つのターゲットを取り付け
た場合の、STMを用いたスピンドル非同期振れ測定機
構の概観図、(c)はスピンドル軸倒れによるトラッキ
ング誤差の補正分解能を示す図。
【図7】本発明の第5の実施の形態に係るスピンドル非
同期振れ測定用ターゲットのSTM探針によるオンマシ
ン加工の様子を示す図。
【図8】本発明の第6の実施の形態に係るSTM探針に
よる原子トラッキングの第1の方法を説明するための
図。
【図9】本発明の第7の実施の形態に係るSTM探針に
よる原子トラッキングの第2の方法を説明するための
図。
【図10】本発明の第8の実施の形態に係るSTM探針
による原子トラッキングの第3の方法を説明するための
図。
【図11】本発明の第9の実施の形態に係るSTM探針
による原子トラッキングの第4の方法を説明するための
図。
【図12】本発明の第10の実施の形態に係るSTM探
針による原子トラッキングの第5の方法を説明するため
の図。
【図13】本発明の第11の実施の形態に係るSTM探
針による原子トラッキングの第6の方法を説明するため
の図。
【図14】本発明の第12の実施の形態に係るSTM探
針による原子トラッキングの第7の方法を説明するため
の図。
【図15】本発明の第13の実施の形態に係るSTM探
針による原子トラッキングの第8の方法を説明するため
の図。
【図16】本発明の第14の実施の形態に係るスピンド
ル回転中心付近に取り付けられた参照用格子にSTMを
トラッキングさせることによりスピンドル非同期振れを
測定する機構を示す概観図。
【図17】本発明の第15の実施の形態に係るSTMト
ラッキングを用いたスピンドル姿勢測定によるスピンド
ル非同期振れ測定機構の概観図。
【図18】本発明の第16の実施の形態に係るAFMに
よるスピンドル非同期振れ測定機構の概観図。
【図19】本発明の第17の実施の形態にてその構成の
要旨が適用されるスピンドル非同期振れ測定機構の概観
図。
【図20】本発明の第17の実施の形態にてその構成の
要旨が適用されるスピンドル非同期振れ補正システムの
ブロック図。
【図21】本発明の第17の実施の形態に係る二つのレ
ーザ干渉計を用いたスピンドル非同期振れ測定機構の概
観図であり、(a)は平面図、(b)は斜視図。
【図22】本発明の第17の実施の形態に係る図であ
り、(a)は一方のレーザ干渉計の測定値を示す図、
(b)は他方のレーザ干渉計の測定値を示す図、(c)
はスピンドル回転ごとの測定値(A−B/2)を基準曲
線と比較した図。
【図23】本発明の第18の実施の形態に係る四つの非
接触変位計を用いたスピンドル非同期振れ測定機構の概
観図。
【図24】本発明の第18の実施の形態に係る四つの相
直交する非接触変位計を用いた場合のトラックピッチ誤
差の算出を説明するための図。
【図25】本発明の第19の実施の形態に係るセンタリ
ング用センサを兼ねたスピンドル非同期振れ測定用セン
サを備えた記録装置の概観図。
【図26】本発明の第20の実施の形態に係る非接触変
位計またはレーザ干渉計を内蔵したスピンドルを用いた
スピンドル非同期振れ測定機構の概観図。
【図27】本発明の第20の実施の形態に係る非接触変
位計を用いた場合のスピンドル非同期振れ測定を説明す
るための図。
【図28】本発明の第21の実施の形態に係るレーザ干
渉計を用いた場合のスピンドル非同期振れ測定機構を示
す図であり、(a)は斜視図、(b)は側断面図。
【図29】本発明の第21の実施の形態に係るスピンド
ル非同期振れ測定を説明するための図。
【図30】本発明の第22の実施の形態に係るSTMを
用いたVCM(対物レンズアクチュエータ)非同期クロ
スアクション測定・補正機構を示す側面図。
【図31】本発明の第22の実施の形態に係るSTMを
用いたVCM非同期クロスアクション測定・補正機構を
適用したVCM非同期クロスアクション補正システムの
ブロック図。
【図32】本発明の第22の実施の形態に係るSTMを
用いたVCM非同期真直度誤差、非同期ピッチングの算
出を説明するための図。
【図33】本発明の第23の実施の形態に係るレーザ干
渉計を用いたVCM非同期クロスアクション測定・補正
機構を示す図。
【図34】本発明の第23の実施の形態に係るレーザ干
渉計を用いたVCM非同期クロスアクション測定・補正
機構を適用したVCM非同期クロスアクション補正シス
テムのブロック図。
【図35】本発明の第23の実施の形態に係るレーザ干
渉計を用いたVCM非同期真直度誤差、非同期ピッチン
グの算出を説明するための図。
【図36】本発明の第24の実施の形態に係るフォーカ
ス制御用粗動機構を備えたスピンドルを用いたフォーカ
ス制御のブロック図。
【図37】本発明の第24の実施の形態に係る非同期ク
ロスアクションに起因する記録誤差の補正分解能を表わ
すための図。
【図38】従来例および実施の形態に係る光ディスク原
盤記録装置の構成を示す図。
【符号の説明】
3…光ディスク原盤(光ガラス原盤) 20…スピンドル(ターンテーブルを有している) 21…スピンドル 22…ターンテーブル 23…リファレンス用リング 24…レーザ光源 27…4分割デテクタ 29…偏差器 30…記録ヘッド 31…発生源 32…送りヘッド 33…制御コントローラ 44…STM探針 50…ターゲット 51…参照用格子 60…コンピュータ 61…非接触変位計(またはレーザ干渉計) 67…コンピュータ 80A…レーザ干渉計 80B…レーザ干渉計 81…レーザヘッド 83A…レシーバ 83B…レシーバ 84A〜84D…非接触変位計 86…非接触変位計 87…センタリング用プッシャー 88…非接触変位計(またはレーザ干渉計) 90…基準平面(ミラー) 92…レーザ干渉計 93…基準ミラー 102…切り欠きヒンジ 132…アクチュエータ

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルの上に前記スピンドルの回転軸を中
    心に設ける環状パターンと、 この環状パターン上に参照光を照射する照射手段と、 前記環状パターンにて反射された前記参照光を検出する
    検出手段と、 この検出手段の検出結果に基づいて前記環状パターンの
    位置変動を検出する変動検出手段と、 この変動検出手段の検出結果に基づいて前記スピンドル
    の振れを補正する補正手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  2. 【請求項2】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルの側面から離間配置され、自身と前
    記ターンテーブルの側面とのなす距離を測定する少なく
    とも一つのSTM探針と、 このSTM探針による測定結果を基に、前記スピンドル
    の振れを補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  3. 【請求項3】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルを挟んでかつ前記ターンテーブルの
    回転中心から所定距離離間して前記ターンテーブルの側
    面に対向配置され、自身と前記ターンテーブルの側面と
    のなす距離を測定する一対のSTM探針と、 これらSTM探針の測定結果を基に、前記スピンドルの
    振れを補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  4. 【請求項4】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 各々が前記ターンテーブルの回転中心から同一の所定距
    離をなし、前記スピンドルの回転軸と平行な方向に並設
    され、自身と前記ターンテーブルの側面とのなす距離を
    測定する少なくとも二つのSTM探針と、 これらSTM探針の測定結果を基に、前記スピンドルの
    振れを補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  5. 【請求項5】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルの側面に設けられた鋭角状の突起部
    材と、 前記ターンテーブルの回転中心から所定距離離間して配
    置され、自身と前記突起部材とのなす距離を測定するS
    TM探針と、 このSTM探針の測定結果を基に、前記スピンドルの振
    れを補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  6. 【請求項6】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブル側面に、前記ターンテーブルの回転
    軸方向に並設された鋭角状の複数の突起部材と、 これら複数の突起部材のそれぞれに固有に対向し、かつ
    前記ターンテーブルの回転中心から所定距離をなすよう
    配置され、自身と対応する前記突起部材とのなす距離を
    測定する複数のSTM探針と、 これら複数のSTM探針の測定結果を基に、前記スピン
    ドルの振れを補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  7. 【請求項7】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルの中心部付近に設けられた結晶構造
    を有する被測定部材と、 この被測定部材に対向し、前記被測定部材から所定距離
    をなすよう配置され、前記被測定部材をトラッキングす
    るSTM探針と、 このSTM探針でトラッキングを行なった際に生じる前
    記STM探針の移動軌跡を基に、前記スピンドルの振れ
    を補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  8. 【請求項8】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブル側面の円周方向に設けられ、結晶構
    造を有する少なくとも三つの被測定部材と、 これら被測定部材のそれぞれに固有に対向し、かつ前記
    ターンテーブルの回転中心から所定距離をなすよう配置
    され、自身と対応する前記結晶格子をトラッキングする
    複数のSTM探針と、 これらSTM探針のトラッキング結果を基に前記スピン
    ドルの振れを補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  9. 【請求項9】記録媒体が載置されたターンテーブルを支
    持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記録
    媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルを挟んでかつ前記ターンテーブルの
    回転中心から所定距離離間して前記ターンテーブルの側
    面に対向配置され、前記ターンテーブルの側面へレーザ
    光を照射するとともに、前記側面からの反射光を受光す
    ることで前記ターンテーブルの位置を検出する一組のレ
    ーザ干渉計と、 これらレーザ干渉計で検出された位置を基に、前記スピ
    ンドルの振れを補償する補償手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  10. 【請求項10】記録媒体が載置されたターンテーブルを
    支持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記
    録媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルの側面から所定距離をなすよう配置
    され、自身と前記ターンテーブルの側面とのなす距離の
    変位を測定する変位計と、 前記ターンテーブルに対して前記変位計と対向し、前記
    変位計の測定結果に基づき前記ターンテーブルに載置さ
    れた前記記録媒体を中心軸方向へ押圧する押圧手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  11. 【請求項11】記録媒体が載置されたターンテーブルを
    支持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記
    録媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルの回転中心から所定距離をなすよう
    配置され前記側面に対向する平面を有する部材と、 前記ターンテーブルに内蔵され、自身と前記部材とのな
    す距離の変位を測定する変位計と、 この変位計の測定結果を基に、前記スピンドルの振れを
    測定する測定手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  12. 【請求項12】記録媒体が載置されたターンテーブルを
    支持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記
    録媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルの側面に沿って配置され前記側面と
    対向する鏡面を有する部材と、 前記ターンテーブルに内蔵され、前記ターンテーブルの
    回転に伴い前記部材へレーザ光を照射するとともに、前
    記部材からの反射光を受光することで前記ターンテーブ
    ルの位置を検出するレーザ干渉計と、 このレーザ干渉計で検出された位置を基に、前記スピン
    ドルの振れを測定する測定手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  13. 【請求項13】記録媒体が載置されたターンテーブルを
    支持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記
    録媒体に情報を記録する記録装置において、 前記ターンテーブルと別体に設けられ、前記ターンテー
    ブルの上面に対してほぼ垂直をなす平面を有する部材
    と、 前記平面に対向するよう、前記記録媒体に情報を記録す
    る記録ユニットにおける前記スピンドルの回転軸と平行
    な方向に並設され、自身と前記平面とのなす距離を測定
    する二つのSTM探針と、 前記部材と前記記録ユニットとを保持する保持部材と、 前記二つのSTM探針の測定結果を基に、前記記録ユニ
    ットのクロスアクションを測定する測定手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
  14. 【請求項14】前記部材の平面が前記スピンドルの回転
    軸に対してなす角度を調節する調節手段を備えたことを
    特徴とする請求項13に記載の記録装置。
  15. 【請求項15】記録媒体が載置されたターンテーブルを
    支持するスピンドルを回転させレーザ光を用いて前記記
    録媒体に情報を記録する記録装置において、 前記記録媒体に情報を記録する記録ユニット上に、前記
    ターンテーブルの半径方向に並置され、光を反射する複
    数の反射部材と、 これら複数の反射部材のそれぞれに対応し、前記それぞ
    れの反射部材にレーザ光を照射するレーザ発振器と、 前記反射部材からの反射光を受光することで前記記録ユ
    ニットの位置を検出するレーザ干渉計と、 このレーザ干渉計で検出された位置を基に、前記記録ユ
    ニットのクロスアクションを測定する測定手段と、 を具備したことを特徴とする記録装置。
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