(57)【要約】【課題】 光ディスク表面の機械的特性を向上させるために機械的耐久性の特性を定量化するため評価装置と方法を提供すること。【解決手段】 光ディスク表面の機械的耐久性検査装置と方法に関する。スクラッチさせる光ディスクが装着され、前記装着された光ディスクを回転させる回転板と、前記回転板に対して直角に配置され、光ディスクに接触させて光ディスク表面にスクラッチを発生させる多数の研磨ホイールとで構成され、研磨ホイールが光ディスクに所定の荷重を印加させて、光ディスクが５回以下で回転する時にスクラッチを発生させる。
2006514293.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクラッチを発生させる光ディスクが装着され、その装着された光ディスクを回転させる回転板と、前記回転板に対して直角に配置され、前記光ディスクに接触して前記光ディスク表面にスクラッチを発生させる複数の研磨ホイールとで構成されて、
研磨ホイールが前記光ディスクに所定の荷重を加え、前記光ディスクの５回以下の回転でスクラッチを発生させることを特徴とする光ディスク表面の機械的耐久性検査装置。
【請求項２】
前記光ディスクに加えられる研磨ホイールの荷重は０．４９Ｎ(５０ｇｆ)−１６．１７Ｎ(１６５０ｇｆ)であることを特徴とする請求項１記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査装置。
【請求項３】
前記光ディスク表面のスクラッチは、０-２μｍの深さであることを特徴とする請求項１記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査装置。
【請求項４】
前記研磨ホイールは、ＣＳ−１０Ｆ、ＣＳ−１０、ＣＳ−１７の中、何れか一つであることを特徴とする請求項１記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査装置。
【請求項５】
ＣＳ−１７の研磨ホイールで前記光ディスクに０．４９−２．４５Ｎ(５０−２５０ｇｆ)の荷重を加えて、前記光ディスクを１回のみ回転させて前記スクラッチを発生させことを特徴とする請求項１記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査装置。
【請求項６】
ＣＳ−１０の研磨ホイールで前記光ディスクに６．３７−８．３３Ｎ(６５０−８５０ｇｆ)の荷重を加えて、前記光ディスクを１回のみ回転させて前記スクラッチを発生させることを特徴とする請求項１記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査装置。
【請求項７】
ＣＳ−１０Ｆの研磨ホイールで前記光ディスクに１１．７６−１３．７２Ｎ(１２００−１４００ｇｆ)の荷重を加えて、前記光ディスクを１回のみ回転させて前記スクラッチを発生させることを特徴とする請求項１記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査装置。
【請求項８】
光ディスクを回転させる回転板と光ディスク表面にスクラッチを発生させる研磨ホイールとを有する検査装置を用いた光ディスク表面の機械的耐久性検査方法であって、
前記回転板上に前記光ディスクを取り付ける段階と、
前記回転板により前記光ディスクを回転させる段階と、
前記回転している光ディスク表面に前記研磨ホイールを接触させ、前記光ディスクと研磨ホイールとの接触荷重を予め設定した荷重に増加させる段階と、
前記光ディスクを５回以下の所定の回転数だけ回転させ、その間前記光ディスクと研磨ホイールとの接触荷重を維持して前記光ディスク表面上にスクラッチを発生させて、前記光ディスクに接触された研磨ホイールを離す段階と、
前記スクラッチされた光ディスクを回転板から取り出して、前記光ディスク表面に発生したスクラッチの深さを予め設定した絶対基準値と比較して、前記光ディスクの不良と良品を区分する段階とを含むことを特徴とする光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【請求項９】
前記スクラッチの発生時、前記光ディスクに加えられる研磨ホイールの荷重は０．４９Ｎ(５０ｇｆ)−１６．１７Ｎ(１６５０ｇｆ)であることを特徴とする請求項８記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【請求項１０】
前記光ディスク表面に発生するスクラッチは０-２μｍの深さであることを特徴とする請求項８記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【請求項１１】
前記研磨ホイールはＣＳ−１０Ｆ、ＣＳ−１０、ＣＳ−１７の中、何れか一つであることを特徴とする請求項８記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【請求項１２】
ＣＳ−１７の研磨ホイールで前記光ディスクに０．４９−２．４５Ｎ(５０−２５０ｇｆ)の荷重を加えて、前記光ディスクを１回のみ回転させて前記スクラッチを発生させることを特徴とする請求項８記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【請求項１３】
ＣＳ−１０の研磨ホイールで前記光ディスクに６．３７−８．３３Ｎ(６５０−８５０ｇｆ)の荷重を加えて、前記光ディスクを１回のみ回転させて前記スクラッチを発生させることを特徴とする請求項８記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【請求項１４】
ＣＳ−１０Ｆの研磨ホイールで前記光ディスクに１１．７６−１３．７２Ｎ(１２００−１４００ｇｆ)の荷重を加えて、前記光ディスクを１回のみ回転させて前記スクラッチを発生させることを特徴とする請求項８記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【請求項１５】
前記不良および良品を区分する段階は、
前記光ディスク表面に発生したスクラッチの深さが０μｍ以上から２μｍ未満である場合は良品として区分し、前記光ディスク表面に発生したスクラッチの深さが２μｍ以上である場合は不良として区分することを特徴とする請求項８記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【請求項１６】
前記光ディスクの不良と良品を区分するための前記絶対基準値は２μｍであることを特徴とする請求項８記載の光ディスク表面の機械的耐久性検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は光ディスクの品質検査に関し、特に光ディスク表面の機械的耐久性を検査するための装置と方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在までの記録媒体としては磁気記録方式のテープ、光ディスクとしてのＬＤ(Laser Disc)またはＣＤ(Compact Disc)、さらに最近大容量の情報保存能力を有するものとして誕生したＤＶＤ(Digital Video Disc)などを挙げることができる。
このような記録媒体の中で光ディスクは、従来の記録方式すなわち磁気記録方式とは記録方式が異なるデジタル記録方式を使用しており、また、大きさが非常に小さく、かつ軽いので保管や移動が非常に効率的であるので、消費者は最近光ディスクを好むようになっている。
【０００３】
しかし、いかなる製品も製造された製品は何の不良も無く使用できなければならず、もし、製品の品質に問題が発生した場合には製品を生産した生産者の信頼が落ちる。
このようなことは光ディスクにおいても同様である。特に、非常に微細な信号特性を持つ光ディスクは、ディスクの厚さ誤差、スクラッチ、成形不良、指紋、製造過程途中での異物質の付着などにより、品質不良という結果を招く。
したがって、製造された光ディスクはその次の工程で品質検査を行ない、その後で光ディスク市場に出荷されるようになっている。
【０００４】
従来光ディスクの品質検査は、一般的に四つの測定ドライブにより検査するようになっていた。
まず、同一設備で製造された光ディスクの特性は同じであるという仮定の下で、生産者は製造された全ての光ディスクの中から任意の光ディスクを選択して測定システムに装着する。
【０００５】
第１の測定ドライブでは光ディスクから再生された信号によって高周波信号とジッタを測定する。
第２の測定ドライブでは光ディスクから再生された信号に基づいてサーボ信号(フォーカシングエラー信号とトラッキングエラー信号)を測定する。
第３の測定ドライブでは品質検査実行中の光ディスクの機械的特性を測定する。
そして最後の第４の測定ドライブでは光ディスクの光学特性を測定する。
このように従来の光ディスク品質検査は情報記録の正確性、光ディスクの機械的特性、光学特性などを検査していた。
【０００６】
上記した欠陥中、高密度光ディスクの使用中における情報の記録／再生用レーザービームの入射表面に発生する機械的損傷、すなわちスクラッチは光ディスクの信号の劣化だけでなく、データが損失したり、ひどい場合には光ディスクに情報を記録したり、再生したりすることができないという状況も発生することがあるため、光ディスク品質検査で最も大きい比重を占める部分である。
したがって、スクラッチの発生を防止するためにディスク表面に機械的強度や硬度を向上させるための保護膜を形成する場合がある。
【０００７】
このような保護機能を目的としてディスク表面に保護膜を形成した場合、その保護膜の機械的特性を定量化しなければならない。すなわち、ディスクの使用中に発生するであろうスクラッチにどの程度耐えることができるかに対する定量化が必要である。
高密度光ディスクの表面のスクラッチを定量化するための評価方法としては鉛筆硬度検査(pencil hardness test)方法やテーバ研磨検査(taber abrasion test)方法などが使用されている。
【０００８】
鉛筆硬度検査は、互いに異なる強度を有する鉛筆を直線運動によってディスクに接触させ、スクラッチが発生する瞬間の鉛筆硬度に対応する硬度値で評価する方法である。
しかし、この鉛筆硬度検査は人が鉛筆をディスク表面に接触させてスクラッチさせる方法であるため、同じ荷重を引続き維持することが難しいだけでなく、スクラッチも所望の数だけ発生しないため、定量的にスクラッチを測定することができない問題点がある。
【０００９】
一方、テーバ研磨検査は、一種の研磨ホイールの種類であって、米国標準検査規格であるASTM(American Society for Testing and Materials)基準のD1004方法で、所定の荷重を加えながら均一に表面を摩耗させてその耐え得る程度で判断する方法である。
従来のテーバ研磨検査装置は、スクラッチさせる光ディスクを載せて回転させ、その回転した光ディスクと直角になる位置で一定の荷重を有する多数の研磨ホイール(abrasion wheel)を光ディスクに接触させ、少なくとも１０回光ディスクを回転させて光ディスク表面への一定の荷重でスクラッチさせるようになっている。
【００１０】
この時、研磨ホイールで発生させる荷重は米国標準検査規格であるASTM(American Society for Testing and Materials)基準で９．８Ｎ(１０００ｇｆ)以下であると定義されており、その種類としてはＣＳ−１０Ｆ、ＣＳ−１０、ＣＳ−１７を使用する。
上述のように構成されるテーバ研磨検査装置は、光ディスクをスクラッチさせて光ディスク表面の機械的耐久性を検査するための目的で設計された装備ではなく、一般プラスチック製品のスクラッチの程度を検査するために設計された装備である。
【００１１】
したがって、前記テーバ研磨検査装置で発生するスクラッチは光ディスクが実生活で実際に使われる時に発生するスクラッチとは大きな差がある。
すなわち、前記テーバ研磨検査装置は、光ディスク表面を摩耗させてそれが耐えることができる程度などで判断する方法で、これは、その光ディスクを動作させる駆動体(例えば光ディスクドライブ)と相互作用してできる、実際に発生するスクラッチの状況と大きな差を示している。
【００１２】
したがって、テーバ研磨装置検査を通して光ディスクの不良、または良品を分類する場合は、現実性のある絶対基準値による定量化された分類ではなく、長い間のノウハウを有する製造業者の相対的な評価による分類であるため、多くの間違いが発生する。また実生活で光ディスクに実際に発生するスクラッチと、前記テーバ研磨検査装置で発生したスクラッチとはその形態が大きく異なるため、絶対基準値がないノウハウだけで不良と良品を区分することは多くの間違いをおかす。
【００１３】
このように、光ディスクの品質に大きい影響を及ぼしながらも、現在まで光ディスク表面の機械的耐久性を検査するためのスクラッチの発生程度を定量化する方法が特になかったので、これに対する定量化の方法の開発が急がれているのが実情である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記の問題点を解決するためのもので、その目的は、光ディスク表面の機械的特性を向上させるために機械的耐久性の特性を定量化するための最適の評価装置と評価する方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は信頼性を高めながら検査費用を節減できる光ディスク表面の機械的耐久性検査装置と耐久性検査方法を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに他の目的は現実性のある絶対基準値を設定して不良または良品の分類を迅速かつ正確に分類する装置と方法を提供することである。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は実生活で発生するスクラッチと最も類似する形態のスクラッチを誘発させて光ディスク表面の機械的耐久性検査の信頼度を高めることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記のような目的を達成するための本発明による光ディスク表面の機械的耐久性検査装置は、スクラッチを発生させる光ディスクを装着して、その装着された光ディスクを回転させる回転板と、回転板に対して直角に配置されて光ディスクに接触させて光ディスク表面をスクラッチさせる多数の研磨ホイールとで構成され、研磨ホイールが光ディスクに所定の荷重を加えたままの光ディスクの５回以下の回転でスクラッチを発生させる。
【００１９】
ここで、光ディスクに印加される研磨ホイールの荷重は０．４９Ｎ(５０ｇｆ)−１６．１７Ｎ(１６５０ｇｆ)であり、光ディスク表面のスクラッチは０-２μｍの深さである。
そして、研磨ホイールはＣＳ−１０Ｆ、ＣＳ−１０、ＣＳ−１７の中、何れか一つにする。
【００２０】
スクラッチを、ＣＳ−１７の研磨ホイールで前記光ディスクに０．４９−２．４５Ｎ(５０−２５０ｇｆ)の荷重を印加させて、光ディスクが１回のみ回転する時に発生させるか、ＣＳ−１０の研磨ホイールで光ディスクに６．３７−８．３３Ｎ(６５０−８５０ｇｆ)の荷重を印加させて、光ディスクが１回のみ回転する時に発生させるか、ＣＳ−１０Ｆの研磨ホイールで光ディスクに１１．７６−１３．７２Ｎ(１２００−１４００ｇｆ)の荷重を印加させて、前記光ディスクが１回のみ回転する時に発生させる。
【００２１】
光ディスクを回転させる回転板と光ディスク表面にスクラッチを発生させる研磨ホイールとを有する検査装置を用いた光ディスク表面の機械的耐久性検査方法は、回転板上に光ディスクを固定させる段階と、回転板により前記光ディスクを回転させる段階と、回転する光ディスク表面に研磨ホイールを接触させて、光ディスクと研磨ホイールとの接触荷重を予め設定した荷重に増加させる段階と、光ディスクが５回以下で回転する時まで光ディスクと研磨ホイールとの接触荷重を維持して光ディスク表面上にスクラッチを発生させ、光ディスクに接触した研磨ホイールを離す段階と、スクラッチされた光ディスクを回転板から取り出し、光ディスク表面に発生したスクラッチの深さを予め設定した絶対基準値と比較して、光ディスクの不良と良品を区分する段階とを含んでいる。
【００２２】
ここで、不良および良品を区分する段階は、光ディスク表面に発生したスクラッチの深さが０μｍ以上から２μｍ未満である場合は良品として区分し、光ディスク表面に発生されたスクラッチの深さが２μｍ以上である場合は不良として区分する。
そして、光ディスクの不良と良品を区分するための絶対基準値は２μｍにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明の他の目的、特徴および利点は添付した図面を参照した実施形態の詳細な説明を通して明白になることである。
【００２４】
以下、本発明に係る光ディスク表面の機械的耐久性検査装置および方法の好適な実施の形態について、添付の図面に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１は本発明に係るテーバ研磨検査装置を示した構成図である。
図１のように光ディスク表面の機械的耐久性検査装置は、スクラッチさせる光ディスク３０を載せて回転させる回転板２０と、その回転板２０と直角になる位置に形成され、光ディスク３０に接触して光ディスク３０表面に予め設定した荷重で回転板２０の５回以下の回転でスクラッチを発生させる多数の研磨ホイール１０とで構成される。
この研磨ホイールの種類としてはＣＳ−１０Ｆ、ＣＳ−１０、ＣＳ−１７を使用する。
【００２６】
このように構成された本発明に係る光ディスク表面の機械的耐久性検査方法を添付した図面を参照して以下に詳細に説明する。
【００２７】
図２は本発明に係る光ディスク表面の機械的耐久性検査方法を示したフローチャートである。
図２のように、まず、回転板２０上に光ディスク３０を固定させた後、回転板２０と共に光ディスク３０を回転させる(Ｓ１０)。
次に、回転している光ディスクに上端から研磨ホイール１０を直角方向に光ディスクと接触させる(Ｓ２０)。
そしてスクラッチ検査によって予め設定した所定荷重を光ディスク３０に直角方向に加えて光ディスクと研磨ホイール１０との接触荷重を増加させる(Ｓ３０)。
予め設定した光ディスク３０の回転数だけ光ディスク３０と研磨ホイール１０との接触荷重を維持した後、光ディスク３０に接触された研磨ホイール１０を直角方向に離す(Ｓ４０)。
【００２８】
このように、研磨ホイール１０を所定荷重で予め設定した回転数だけ光ディスク表面に接触させることによって、回転している光ディスク３０表面に、図３のような所定のスクラッチパターンが生成される。
【００２９】
本発明に係るテーバ研磨テスターを用いて光ディスクに図３に示すような所定のスクラッチパターンを形成させて、この結果のスクラッチの深さを求める。
【００３０】
図４は光ディスクに加える荷重によって発生するスクラッチの深さを実験によって示した図である。ここで保護膜がないディスクとハードコーティングされたディスクとを実験値として使用する。
【００３１】
図４のような実験において、スクラッチの深さが２μｍより深いスクラッチが発生すると、光ディスクの動特性評価時にサーボエラーを誘発するようになることを測定できた。
すなわち、光ディスク表面の耐久性検査時、２μｍを光ディスクの不良と良品を評価する絶対基準値と定義し、２μｍのスクラッチの深さを誘発するスチールウールテスト条件を探して、この条件で光ディスク表面の機械的耐久性を検査してスクラッチの発生程度を定量化する。
【００３２】
図５は本発明に係る光ディスク表面の機械的耐久性検査方法を示した図で、研磨ホイールの種類であるＣＳ−１０Ｆ、ＣＳ−１０、ＣＳ−１７に各々加えられる荷重によって光ディスクに発生するスクラッチの深さをグラフで示している。
図５のように、研磨ホイールで発生する荷重を０．４９−１６．１７Ｎ(５０−１６５０ｇｆ)に定量化する。研磨ホイールの種類によって互いに異なるように設定する。
【００３３】
すなわち、テーバ研磨テストで研磨ホイールの種類としてＣＳ−１７を使用して、光ディスクの回転数を１回のみ回転した条件では、スクラッチの深さが２μｍの深さとなる荷重条件は０．４９−２．４５Ｎ(５０−２５０ｇｆ)であり、より望ましくは１．４７Ｎ(１５０ｇｆ)であることが分かる。
【００３４】
そして研磨ホイールの種類としてＣＳ−１０を使用して、光ディスクの回転数を１回のみ回転した条件で、スクラッチの深さが２μｍの深さとなる荷重条件は６．３７−８．３３Ｎ(６５０−８５０ｇｆ)で、より望ましくは７．３５Ｎ(７５０ｇｆ)であることが分かる。
【００３５】
また研磨ホイールの種類としてＣＳ−１０Ｆを使用して、光ディスクの回転数を１回のみ回転した条件で、スクラッチの深さが２μｍの深さをとなる荷重条件は１１．７６−１３．７２Ｎ(１２００−１４００ｇｆ)で、より望ましくは１３．２３Ｎ(１３５０ｇｆ)であることが分かる。
【００３６】
したがって、研磨ホイールの種類が硬いＣＳ−１７である場合には光ディスク表面の荷重を０．４９−２．４５Ｎ(５０−２５０ｇｆ)に、より望ましくは１．４７Ｎ(１５０ｇｆ)に定量化して、中間のＣＳ−１０である場合は光ディスク表面の荷重を６．３７−８．３３Ｎ(６５０−８５０ｇｆ)に、より望ましくは７．３５Ｎ(７５０ｇｆ)に定量化して、そして柔らかいＣＳ−１０Ｆである場合は光ディスク表面の荷重を１１．７６−１３．７２Ｎ(１２００−１４００ｇｆ)に、より望ましくは１３．２３Ｎ(１３５０ｇｆ)に定量化する。
【００３７】
このような定量化された条件によって、光ディスクの回転数に比例して光ディスク３０と研磨ホイール１０との接触荷重を該当荷重に維持して光ディスク３０にスクラッチを生成させる。
【００３８】
この時、光ディスクの回転数を５回未満に減らして研磨ホイール１０による光ディスクの摩耗程度を最小限に減らすことによって、実生活で発生し得るスクラッチと非常に類似する形態のスクラッチを生成させて光ディスクの表面の機械的耐久性検査の信頼度を高めることができるようになる。
【００３９】
すなわち、実生活で光ディスクに発生するスクラッチは１〜２回の引っ掻くことで発生するのに反して、テーバ研磨テスターを使用して複数の光ディスクの回転で発生するスクラッチは研磨ホイール１０に引っかかれる回数が増加すれば増加するほど、スクラッチされる周辺の光ディスクの摩耗によってその形態が実生活で発生するスクラッチと大きな差が出る。
【００４０】
これに伴い、スクラッチによる光ディスク表面の機械的耐久性検査の信頼性に問題が発生するが、これが従来の光ディスク表面の機械的耐久性検査で発生される最も大きい問題点であった。
【００４１】
これを本発明では定量化された絶対基準値を通し光ディスクの回転数を少なくて１回から多くて５回未満に減らすことができるので、実生活で発生するスクラッチと最も類似する形態のスクラッチを誘発して光ディスク表面の機械的耐久性検査の信頼度を高めることができる。
【００４２】
このように、１回の光ディスクの回転のみで、スクラッチの深さが２μｍの深さを誘発する荷重条件である０．４９−１６．１７Ｎ(５０−１６５０ｇｆ)を用いてスクラッチを発生させた後、スクラッチされた光ディスク３０を回転板２０から離して光ディスク３０表面に発生したスクラッチによって耐久性を検査する。そして、光ディスク３０の不良と良品を区分するようになる(Ｓ５０)。
【００４３】
続いて、次に検査しようとする他の光ディスクを回転板２０に位置させて前記動作を繰り返すことにより、多数の光ディスクの不良と良品を区分できる。
【００４４】
以上で説明したような本発明に係る光ディスク表面の機械的耐久性検査装置と方法は次のような効果がある。
【００４５】
第１に、スクラッチの発生情報を定量化して表面機械特性を向上させることができるため、光ディスクの高密度具現によるデータ保存性をより増加させることができる。
第２に、簡単に正確に光ディスクの品質を検査できるので信頼性を高めることが可能である。
第３に、短い時間で所望のスクラッチを形成できるようになり光ディスク表面の機械的耐久性検査によるテスト時間を減らすことができて製造費用を節減させることができる。
【００４６】
以上説明した内容を通し当業者ならば本発明の技術思想を逸脱しない範囲で多様な変更および修正が可能であることが分かる。
したがって、本発明の技術的範囲は実施形態に記載された内容に限定されることでなく特許請求の範囲によって決められなければならない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明に係るテーバ研磨検査装置を示した構成図である。
【図２】本発明に係る光ディスク表面の機械的耐久性検査方法を示したフローチャートである。
【図３】本発明に係るマイクロスクラッチテスターを用いて光ディスクに所定のスクラッチパターンが形成された図である。
【図４】本発明に係る光ディスクに加えた圧力によって発生するスクラッチの深さを実験値を通して示した図である。
【図５】本発明に係る光ディスク表面の機械的耐久性検査方法を示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０：研磨ホイール、２０：回転板、３０：光ディスク
【図１】
2006514293.tif 000003
【図２】
2006514293.tif 000004
【図３】
2006514293.tif 000005
【図４】
2006514293.tif 000006
【図５】
2006514293.tif 000007
【国際調査報告】
2006514293.tif 000008
2006514293.tif 000009