專利名稱：測試光盤表面機械耐性的設(shè)備和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測試光盤質(zhì)量的設(shè)備和方法，具體涉及的是測試光盤表面機械耐性的設(shè)備和方法。
背景技術(shù)：
目前，記錄介質(zhì)有磁帶、激光碟(LD)或作為光盤的壓縮盤(CD)，以及新產(chǎn)生的具有較大記錄容量的數(shù)字視頻盤(DVD)。
由于在記錄介質(zhì)中，光盤所使用的數(shù)字記錄系統(tǒng)與傳統(tǒng)的記錄系統(tǒng)，即磁性記錄系統(tǒng)不同，因此它體積小、重量輕，所以便于保存和攜帶，而當(dāng)前的趨勢也是消費者更傾向于使用光盤。
然而，即使在使用時沒有任何錯誤，一旦產(chǎn)品質(zhì)量上有問題，消費者對生產(chǎn)廠商的信任度就會降低。
如果光盤具有微小的信號特征，這會產(chǎn)生更為嚴(yán)重的問題，而光盤厚度錯誤、劃痕、變形、手指印以及在制作光盤產(chǎn)品過程中的其他原料的添加都會使光盤質(zhì)量下降。
因此，生產(chǎn)出的光盤首先應(yīng)該進(jìn)行質(zhì)量檢測而后再被投放到光盤市場中。
傳統(tǒng)的光盤質(zhì)量測試是由四個測試驅(qū)動器來完成的
首先，我們假設(shè)在相同設(shè)備上生產(chǎn)的光盤，其特性是完全一致的。而生產(chǎn)廠商從所有生產(chǎn)出的光盤中任意抽取一張光盤，并將其裝到測試系統(tǒng)中。
在第一個測試驅(qū)動器中，利用從光盤中復(fù)制的數(shù)據(jù)信號來測試高頻波信號和相位抖動。
在第二個測試驅(qū)動器中，基于從光盤中復(fù)制的數(shù)據(jù)信號來測試伺服信號(聚焦失敗信號和軌道錯誤信號)。
在第三個測試驅(qū)動器中，通過質(zhì)量測試來測試被測光盤的機械性能。
最后，在第四個測試驅(qū)動器中，測試光盤的光特性。
如上所述，傳統(tǒng)的測試可以完成光盤數(shù)據(jù)記錄的準(zhǔn)確性、機械特性以及光特性的測試。
由此可知，由于在使用高密度光盤時，讀寫信息的激光束的入射面上會出現(xiàn)機械損傷。這樣，劃痕或類似的損傷將會損害到光盤信號，使數(shù)據(jù)丟失，以及更為嚴(yán)重的讀寫光盤操作失敗。這種損害在光盤質(zhì)量測試中占有最為重要的地位。
因此，為了防止表面損傷的產(chǎn)生，也許需要在光盤表面形成一個保護(hù)層以提高光盤表面的硬度。
然而，為了上述目的在光盤表面而制作了涂層之后，涂層的機械性能就需要進(jìn)行測試了。也就是說，我們需要測試測試保護(hù)層可以在多長時間內(nèi)防止在光盤使用過程中可能出現(xiàn)的劃痕的產(chǎn)生。
高密度光盤表面保護(hù)性的測試有鉛筆硬度測試和挺度磨損測試兩種。
鉛筆硬度測試是用來測試在與鉛筆硬度相一致的硬度值下劃痕的方法，例如當(dāng)不同光盤做直線運動時與不同硬度鉛筆接觸產(chǎn)生劃痕。
然而，鉛筆硬度測試是由人拿著鉛筆在光盤表面產(chǎn)生劃痕而后進(jìn)行測試的，其缺點不僅在于比較難以持續(xù)保持相同的壓力，還在于難以產(chǎn)生可供評測的劃痕，這是由于劃痕并不像我們所期望的產(chǎn)生得那么多。
挺度磨損測試是來評價其耐性的測試方法，其通過D1004方法，該方法由美國測試及材料協(xié)會(ASTM)定義的一種磨輪，均勻磨損光盤表面，同時向光盤表面施加預(yù)定的壓力在傳統(tǒng)的挺度測試設(shè)備中，如果安裝了待劃傷的光盤并使之旋轉(zhuǎn)，多個有預(yù)定重量的磨輪從垂直于光盤表面的方向與光盤接觸，這樣，在光盤旋轉(zhuǎn)多于十圈且壓力保持不變的情況下，磨輪就會劃傷光盤表面。
那時，ASTM定義的由磨輪產(chǎn)生的壓力低于9.8N(1000gf)，而且多種滾輪CS-10F，CS-10和CS-17都可以應(yīng)用到測試當(dāng)中。
前面介紹的挺度測試設(shè)備的設(shè)計目的不是通過劃傷光盤來測試光盤表面的機械耐性，而是為了測試一般塑料的劃痕程度。
因此，由挺度磨損測試設(shè)備產(chǎn)生的劃痕于實際生活中光盤傷產(chǎn)生的劃痕由著明顯的不同。
那就是說，挺度磨損測試設(shè)備是通過磨損光盤表面來測試光盤表面的耐性的。這與在實際中光盤劃傷是由于在驅(qū)動器(比如光盤驅(qū)動器)中對操作作出回應(yīng)而產(chǎn)生的劃傷形成環(huán)境有著明顯的不同。
因此，由于在使用挺度磨損測試設(shè)備判斷光盤質(zhì)量的好壞時，生產(chǎn)廠商是根據(jù)其專業(yè)經(jīng)驗進(jìn)行相關(guān)測試來檢查光盤的質(zhì)量而并非根據(jù)與實際參考標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)量的比對后的分類進(jìn)行的，所以存在較多錯誤。而且，由于通過挺度磨損測試設(shè)備產(chǎn)生的劃痕與實際生活中光盤上產(chǎn)生的劃痕在形狀上有所不同，只通過專業(yè)經(jīng)驗而沒有絕對參考值就進(jìn)行光盤質(zhì)量好壞的檢測將產(chǎn)生大量的錯誤。
如上所述，至今還沒有一項專門為了測試光盤表面耐性而測試劃痕產(chǎn)生率的方法。我們迫切需要一個測試劃痕程度的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及光盤表面機械耐性的測試設(shè)備和方法，基本上避免了由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺點而導(dǎo)致的一個或多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種優(yōu)選的設(shè)備以及方法，此設(shè)備的目的是測試光盤表面耐性的測試參數(shù)從而最終提高光盤表面的機械特性。
本發(fā)明的另外一個目的是提供一種設(shè)備以及此設(shè)備使用的方法，此設(shè)備可以測試光盤表面耐性，增加光盤可靠性并降低測試成本。
本發(fā)明還有另外一個目的是提供一種設(shè)備以及此設(shè)備使用的方法，此設(shè)備可以通過設(shè)置絕對參考值而快速精確地將次品與優(yōu)等品分類。
本發(fā)明的另外一個目的是產(chǎn)生與實際應(yīng)用中劃痕相類似的劃痕，從而提高光盤表面耐性的測試可靠性。
本發(fā)明的其他優(yōu)點、目的和特征一部分將在下面的說明書中來介紹，一部分在本領(lǐng)域技術(shù)人員審閱了下列內(nèi)容后是顯而易見的，或者可以從實踐本發(fā)明中獲知。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點在本文的結(jié)構(gòu)中也得到了體現(xiàn)，具體件說明書、權(quán)利要求書以及附圖。
為了完成這些目的和其他優(yōu)點、達(dá)到本發(fā)明的目的，正如在本文中體現(xiàn)和詳細(xì)描述的那樣，測試光盤表面耐性的設(shè)備包括固定待劃光盤的轉(zhuǎn)盤，用于旋轉(zhuǎn)光盤，多個垂直于轉(zhuǎn)盤設(shè)置的磨輪，用于與光盤相接觸并產(chǎn)生劃痕。在磨輪向光盤施加預(yù)定的載荷的同時光盤旋轉(zhuǎn)低于5圈，劃痕就產(chǎn)生了。
在本發(fā)明的另外一個方面，由磨輪施加到光盤上的載荷范圍從0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)，而光盤表面劃痕的深度范圍則是0μm到2μm。
磨輪可以在CS-10F，CS-10和CS-17中選擇其一。
劃痕可以在以下三種情況下產(chǎn)生在CS-10F磨輪向光盤施加0.5N到2.5N(50gf到250gf)的載荷的同時光盤旋轉(zhuǎn)一圈；在CS-10磨輪向光盤施加6.4N到8.3N(650gf到850gf)的載荷的同時光盤旋轉(zhuǎn)一圈；在CS-17磨輪向光盤施加11.8N到13.7N(1200gf到1400gf)的載荷的同時光盤旋轉(zhuǎn)一圈。
在本發(fā)明的另外一個方面，使用由轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)光盤并由多個磨輪在光盤上產(chǎn)生劃痕的設(shè)備進(jìn)行光盤表面機械耐性測試的方法包括以下步驟將光盤固定到轉(zhuǎn)盤上；由轉(zhuǎn)盤帶動光盤旋轉(zhuǎn)；將磨輪與光盤表面接觸，并不斷增加磨輪與光盤表面之間的載荷直到增加到預(yù)定載荷值；在保持磨輪與光盤之間載荷的同時光盤旋轉(zhuǎn)低于5圈，在光盤表面上產(chǎn)生劃痕；將本來與光盤表面相接觸的磨輪移離光盤；及將光盤從轉(zhuǎn)盤上拆下并根據(jù)預(yù)定的絕對參考值與在光盤表面上產(chǎn)生的劃痕深度相比較判斷光盤質(zhì)量的好壞。
按照本發(fā)明的一個方面，在光盤測試階段判斷在光盤表面產(chǎn)生的劃痕深度大于等于0μm且小于等于2μm時，光盤質(zhì)量較好；而當(dāng)在光盤表面產(chǎn)生的劃痕深度大于2μm時，光盤質(zhì)量較差。
判斷光盤是好是壞的絕對參考值設(shè)為2μm。
無論是前面的一般介紹還是下面對本發(fā)明的詳細(xì)說明都是示例性和解釋性的，它們都是為了對如權(quán)利要求書所述的本發(fā)明進(jìn)一步說明。


下面結(jié)合附圖，詳細(xì)說明本發(fā)明的目的以充分地了解本發(fā)明的目標(biāo)和優(yōu)點。
圖1示出了本發(fā)明的挺度磨損測試設(shè)備的示意圖；圖2給出了一個流程圖，示出的是本發(fā)明的測試光盤表面機械耐性的方法；圖3給出了應(yīng)用本發(fā)明的細(xì)微劃痕測試設(shè)備在光盤上產(chǎn)生的預(yù)定劃痕的圖示；圖4的曲線圖展示了一組實驗數(shù)據(jù)，它反映了應(yīng)用本發(fā)明在光盤上施加載荷的大小與產(chǎn)生的劃痕的預(yù)定深度的關(guān)系；和圖5為說明根據(jù)本發(fā)明的測試光盤表面機械耐性的方法的曲線圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例，實施例的幾個例子顯示，可能的話，在所有附圖中同樣的附圖標(biāo)記用來代表相同或類似的部件。
圖1示出的根據(jù)本發(fā)明的挺度磨損測試設(shè)備的示意圖。
如圖1所示，測試光盤表面機械耐性的設(shè)備包括固定待劃光盤30的轉(zhuǎn)盤20，用來旋轉(zhuǎn)光盤30；多個垂直于轉(zhuǎn)盤20設(shè)置的磨輪10，它們與光盤30相接觸并產(chǎn)生劃痕。在磨輪10向光盤30施加預(yù)定載荷的同時光盤30旋轉(zhuǎn)5圈以下，劃痕就產(chǎn)生了。
同時，磨輪在CS-10，CS-10F和CS-17中選擇其一。
下面參照

，本發(fā)明的測試光盤表面機械耐性的方法。
圖2給出了一個流程圖，該圖示出了一個本發(fā)明的測試光盤表面機械耐性的方法。
如圖2所示，首先，將光盤30固定在轉(zhuǎn)盤20上，而后轉(zhuǎn)盤20將跟光盤30一起旋轉(zhuǎn)(步驟S10)。
隨后，磨輪10與旋轉(zhuǎn)著的光盤30相垂直并在上端相接觸(步驟S20)。
根據(jù)劃痕測試方法，光盤30承受垂直方向上的預(yù)定載荷，這樣，在光盤30和磨輪10間的接觸載荷不斷增加。(步驟S30)在光盤30預(yù)定的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)內(nèi)保持光盤30和磨輪10間的接觸載荷，然后磨輪10向垂直方向移動，并最終離開光盤30(步驟S40)。
如上所述，在旋轉(zhuǎn)的光盤30表面，預(yù)定的載荷和與光盤30相接觸的基于預(yù)定圈數(shù)的磨輪10使得在如圖2所示的光盤30表面上產(chǎn)生預(yù)定的劃痕圖案。
如圖3所示，在使用了本發(fā)明的挺度磨損測試設(shè)備后，光盤30的表面會出現(xiàn)預(yù)定的劃痕圖案，這樣劃痕的深度就可以得到。
圖4顯示了一組實驗數(shù)據(jù)，它反映了本發(fā)明在光盤30上施加壓力的大小與產(chǎn)生劃痕的預(yù)定深度的關(guān)系。這里，作為試驗材料使用了沒有涂層的裸碟和帶硬涂層的碟。
在圖4所示的實驗中，如果產(chǎn)生的劃痕深度大于2μm，這說明在對光盤30進(jìn)行動態(tài)特性測試的過程中，出現(xiàn)了伺服錯誤。
那就是說，在測試光盤30的表面耐磨力性時，2μm就被作為評價光盤30質(zhì)量好壞的絕對參考值。在確定了產(chǎn)生2μm深劃痕的測試條件為基準(zhǔn)測試條件之后，光盤30在此條件下的表面機械耐性即被測試出，產(chǎn)生劃痕的出現(xiàn)率也就被量化了。
圖5所示曲線圖說明了本發(fā)明的測試光盤表面機械耐性的方法，并且給出了相同載荷下，磨輪選擇CS-10，CS-10F和CS-17時光盤30上產(chǎn)生劃痕的深度。
如圖5所示，滾輪10上產(chǎn)生的載荷從0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)，根據(jù)具體磨輪的種類分別進(jìn)行了設(shè)定。
也就是說，在挺度磨損測試中，使用CS-10F作為磨輪10而同時光盤30只旋轉(zhuǎn)一圈的條件下，產(chǎn)生2μm的劃痕的載荷范圍是0.5N(50gf)到2.5N(250gf)，推薦使用1.5N(150gf)。
使用CS-10作為磨輪10而同時光盤30只旋轉(zhuǎn)一圈的條件下，產(chǎn)生2μm的劃痕深度的載荷范圍是6.4N(650gf)到8.3N(850gf)，推薦使用7.4N(750gf)。
此外，使用CS-17作為磨輪10而同時光盤30只旋轉(zhuǎn)一周的條件下，產(chǎn)生2μm的劃痕深度的載荷范圍是11.8N(1200gf)到13.7N(1400gf)，推薦使用13.2N(1350gf)。
因此，如果磨輪比較柔軟，也就是說CS-10F，施加到光盤30表面上的載荷被測出是0.5N(50gf)到2.5N(250gf)，最好量化為1.5N(150gf)；如果磨輪的硬度比較適中，也就是說CS-10，那么施加到光盤30表面上的載荷被測出是6.4N(650gf)到8.3N(850gf)，最好量化為7.4N(750gf)；如果磨輪是比較堅硬的，也就是說CS-17，施加到光盤30表面上的載荷被測出是11.8N(1200gf)到13.7N(1400gf)，最好量化為13.2N(1350gf)。
光盤30與磨輪10之間的接觸載荷與測試條件下光盤旋轉(zhuǎn)圈數(shù)成比例設(shè)定，那么就可以在光盤30上產(chǎn)生劃痕。
此時，通過使用最柔軟的磨輪10來降低光盤30的磨損度；通過減少光盤30的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)到低于5圈，那么劃痕與真實使用中的劃痕就非常接近了。這樣光盤30表面機械耐性測試的可靠性就被提高。
換種說法，在實際中光盤30的劃痕是在少數(shù)幾次機會中產(chǎn)生的，相反，磨輪10劃的次數(shù)越多，在使用挺度磨損測試設(shè)備在光盤30旋轉(zhuǎn)若干圈后產(chǎn)生的劃痕也就越多，其與實際生活中被劃傷光盤上的磨損之間的差別也就產(chǎn)生了。
正因如此，通過劃痕測試光盤表面的耐性的可靠性就出現(xiàn)了問題。這也是使用傳統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行的光盤表面機械耐性的測試中出現(xiàn)的最重要的問題。
根據(jù)本發(fā)明，由于光盤的旋轉(zhuǎn)數(shù)可以最少1圈最多5圈，這取決于測試絕對參考值。如果光盤表面耐性測試產(chǎn)生的劃痕與現(xiàn)實生活中產(chǎn)生的劃痕非常相似，那么測試的可靠性就會被提高。
如上所述，在光盤只轉(zhuǎn)了一圈時，在載荷條件在0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)導(dǎo)致劃傷2μm的情況下，耐性可以在將光盤30與轉(zhuǎn)盤20分離后測試光盤30表面的劃痕來進(jìn)行。隨后就可確定光盤30質(zhì)量是好或差(步驟S50)。
此后，將另一張待測光盤裝到轉(zhuǎn)盤20上，測試條件如上所述重復(fù)進(jìn)行即可。如此可判斷多個光盤使好或是壞。
實用性正如前面所描述的那樣，測試光盤表面機械耐性的設(shè)備及方法有如下優(yōu)點首先，量化劃痕的產(chǎn)生率是為了提高表面的機械特性，這樣高密度光盤上的數(shù)據(jù)將得到更好的保護(hù)。
第二，由于光盤質(zhì)量測試比較準(zhǔn)確且操作較容易，所以光盤的可靠性就被提高了。
第三，在較短時間內(nèi)可以產(chǎn)生足夠多的劃痕，這樣測試光盤表面機械耐性的測試時間就被縮短，同時測試成本也相應(yīng)降低。
對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯而易見，本發(fā)明可以有各種修改和變化。因此，本發(fā)明涵蓋所有落入所附權(quán)利要求及其等同變換范圍內(nèi)的各種修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種測試光盤表面機械耐性的設(shè)備，包括裝載待劃光盤的轉(zhuǎn)盤，用來旋轉(zhuǎn)光盤；多個被垂直于轉(zhuǎn)盤設(shè)置的磨輪，它們與光盤相接觸并產(chǎn)生劃痕，磨輪向光盤上施加預(yù)定的載荷，在光盤旋轉(zhuǎn)小于5圈的時候，這樣就可以產(chǎn)生了劃痕。
2.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，由磨輪向光盤施加的載荷范圍0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)。
3.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，光盤表面的劃傷痕深度范圍是0μm--2μm。
4.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，磨輪在CS-10F，CS-10和CS-17中選擇其一。
5.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，由CS-10F磨輪向光盤表面施加的載荷范圍為0.5N(50gf)到2.5N(250gf)，同時光盤旋轉(zhuǎn)一圈時就產(chǎn)生劃痕。
6.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，由CS-10磨輪向光盤表面施加的載荷范圍為6.4N(650gf)到8.3N(850gf)，同時光盤旋轉(zhuǎn)一圈時，就產(chǎn)生劃痕。
7.如權(quán)利要求1的設(shè)備，其特征在于，由CS-17磨輪向光盤表面施加的載荷范圍為11.8N(1200gf)到13.7N(1400gf)，同時光盤旋轉(zhuǎn)一圈時就產(chǎn)生劃痕。
8.一種光盤表面機械耐性的測試方法，它使用轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)光盤并由磨輪在光盤上產(chǎn)生劃痕這樣的測試裝置來進(jìn)行測試，該方法包括如下步驟將光盤固定到轉(zhuǎn)盤上；由轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)光盤；將磨輪與光盤表面相接觸，并按預(yù)定載荷增加磨輪與光盤之間的接觸載荷，直到預(yù)定的載荷值；在光盤旋轉(zhuǎn)小于5圈的時間內(nèi)保持磨輪與光盤之間的接觸載荷，這樣在光盤表面上就產(chǎn)生劃痕，并將于光盤相接觸的磨輪由光盤移開；然后將光盤從轉(zhuǎn)盤上取下，將光盤表面上產(chǎn)生的劃痕的深度與預(yù)定的絕對參考值相比較，從而并判斷光盤質(zhì)量的好壞。
9.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，磨輪施加到光盤上的載荷在產(chǎn)生劃痕過程中，其范圍是0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)。
10.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，其光盤表面的劃痕深度范圍是0μm--2μm。
11.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，其磨輪選擇CS-10F，CS-10和CS-17中的任意一個。
12.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，由CS-10F磨輪向光盤表面施加的載荷范圍為0.5N(50gf)到2.5N(250gf)，在光盤旋轉(zhuǎn)一圈時就產(chǎn)生劃痕。
13.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，由CS-10磨輪向光盤表面施加的載荷范圍為6.4N(650gf)到8.3N(850gf)，在光盤旋轉(zhuǎn)一圈時就產(chǎn)生劃痕。
14.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，由CS-17磨輪向光盤表面施加的載荷范圍為11.8N(1200gf)到13.7N(1400gf)，在光盤旋轉(zhuǎn)一圈時就產(chǎn)生劃痕。
15.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，在判斷光盤質(zhì)量的步驟中，如果光盤表面劃痕的深度大于等于0μm而小于2μm，則判斷光盤質(zhì)量好，若光盤表面劃痕的深度大于2μm，則判斷光盤質(zhì)量差。
16.如權(quán)利要求8的方法，其特征在于，判斷光盤質(zhì)量是好是壞的絕對參考值被定為2μm。
全文摘要
本發(fā)明公布了測試光盤表面機械耐性的方法和設(shè)備。本發(fā)明的設(shè)備包括固定待劃光盤的轉(zhuǎn)盤，用來旋轉(zhuǎn)光盤，以及多個被垂直于轉(zhuǎn)盤設(shè)置的磨輪，它們與光盤相接觸并產(chǎn)生劃痕。在磨輪向光盤施加預(yù)定的載荷的同時光盤旋轉(zhuǎn)低于5圈，劃痕就產(chǎn)生了。
文檔編號G11B7/26GK1695051SQ03824793
公開日2005年11月9日 申請日期2003年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月17日
發(fā)明者徐勛, 金真弘, 李昌鎬, 鄭臺熙, 郭錦哲 申請人:Lg電子株式會社