专利名称：测试光盘表面机械耐性的设备和方法
技术领域：
本发明涉及测试光盘质量的设备和方法，具体涉及的是测试光盘表面机械耐性的设备和方法。
背景技术：
目前，记录介质有磁带、激光碟(LD)或作为光盘的压缩盘(CD)，以及新产生的具有较大记录容量的数字视频盘(DVD)。
由于在记录介质中，光盘所使用的数字记录系统与传统的记录系统，即磁性记录系统不同，因此它体积小、重量轻，所以便于保存和携带，而当前的趋势也是消费者更倾向于使用光盘。
然而，即使在使用时没有任何错误，一旦产品质量上有问题，消费者对生产厂商的信任度就会降低。
如果光盘具有微小的信号特征，这会产生更为严重的问题，而光盘厚度错误、划痕、变形、手指印以及在制作光盘产品过程中的其他原料的添加都会使光盘质量下降。
因此，生产出的光盘首先应该进行质量检测而后再被投放到光盘市场中。
传统的光盘质量测试是由四个测试驱动器来完成的
首先，我们假设在相同设备上生产的光盘，其特性是完全一致的。而生产厂商从所有生产出的光盘中任意抽取一张光盘，并将其装到测试系统中。
在第一个测试驱动器中，利用从光盘中复制的数据信号来测试高频波信号和相位抖动。
在第二个测试驱动器中，基于从光盘中复制的数据信号来测试伺服信号(聚焦失败信号和轨道错误信号)。
在第三个测试驱动器中，通过质量测试来测试被测光盘的机械性能。
最后，在第四个测试驱动器中，测试光盘的光特性。
如上所述，传统的测试可以完成光盘数据记录的准确性、机械特性以及光特性的测试。
由此可知，由于在使用高密度光盘时，读写信息的激光束的入射面上会出现机械损伤。这样，划痕或类似的损伤将会损害到光盘信号，使数据丢失，以及更为严重的读写光盘操作失败。这种损害在光盘质量测试中占有最为重要的地位。
因此，为了防止表面损伤的产生，也许需要在光盘表面形成一个保护层以提高光盘表面的硬度。
然而，为了上述目的在光盘表面而制作了涂层之后，涂层的机械性能就需要进行测试了。也就是说，我们需要测试测试保护层可以在多长时间内防止在光盘使用过程中可能出现的划痕的产生。
高密度光盘表面保护性的测试有铅笔硬度测试和挺度磨损测试两种。
铅笔硬度测试是用来测试在与铅笔硬度相一致的硬度值下划痕的方法，例如当不同光盘做直线运动时与不同硬度铅笔接触产生划痕。
然而，铅笔硬度测试是由人拿着铅笔在光盘表面产生划痕而后进行测试的，其缺点不仅在于比较难以持续保持相同的压力，还在于难以产生可供评测的划痕，这是由于划痕并不像我们所期望的产生得那么多。
挺度磨损测试是来评价其耐性的测试方法，其通过D1004方法，该方法由美国测试及材料协会(ASTM)定义的一种磨轮，均匀磨损光盘表面，同时向光盘表面施加预定的压力在传统的挺度测试设备中，如果安装了待划伤的光盘并使之旋转，多个有预定重量的磨轮从垂直于光盘表面的方向与光盘接触，这样，在光盘旋转多于十圈且压力保持不变的情况下，磨轮就会划伤光盘表面。
那时，ASTM定义的由磨轮产生的压力低于9.8N(1000gf)，而且多种滚轮CS-10F，CS-10和CS-17都可以应用到测试当中。
前面介绍的挺度测试设备的设计目的不是通过划伤光盘来测试光盘表面的机械耐性，而是为了测试一般塑料的划痕程度。
因此，由挺度磨损测试设备产生的划痕于实际生活中光盘伤产生的划痕由着明显的不同。
那就是说，挺度磨损测试设备是通过磨损光盘表面来测试光盘表面的耐性的。这与在实际中光盘划伤是由于在驱动器(比如光盘驱动器)中对操作作出回应而产生的划伤形成环境有着明显的不同。
因此，由于在使用挺度磨损测试设备判断光盘质量的好坏时，生产厂商是根据其专业经验进行相关测试来检查光盘的质量而并非根据与实际参考标准进行数量的比对后的分类进行的，所以存在较多错误。而且，由于通过挺度磨损测试设备产生的划痕与实际生活中光盘上产生的划痕在形状上有所不同，只通过专业经验而没有绝对参考值就进行光盘质量好坏的检测将产生大量的错误。
如上所述，至今还没有一项专门为了测试光盘表面耐性而测试划痕产生率的方法。我们迫切需要一个测试划痕程度的方法。
发明内容
本发明涉及光盘表面机械耐性的测试设备和方法，基本上避免了由于相关技术的限制和缺点而导致的一个或多个问题。
本发明的一个目的是提供一种优选的设备以及方法，此设备的目的是测试光盘表面耐性的测试参数从而最终提高光盘表面的机械特性。
本发明的另外一个目的是提供一种设备以及此设备使用的方法，此设备可以测试光盘表面耐性，增加光盘可靠性并降低测试成本。
本发明还有另外一个目的是提供一种设备以及此设备使用的方法，此设备可以通过设置绝对参考值而快速精确地将次品与优等品分类。
本发明的另外一个目的是产生与实际应用中划痕相类似的划痕，从而提高光盘表面耐性的测试可靠性。
本发明的其他优点、目的和特征一部分将在下面的说明书中来介绍，一部分在本领域技术人员审阅了下列内容后是显而易见的，或者可以从实践本发明中获知。本发明的目的和其他优点在本文的结构中也得到了体现，具体件说明书、权利要求书以及附图。
为了完成这些目的和其他优点、达到本发明的目的，正如在本文中体现和详细描述的那样，测试光盘表面耐性的设备包括固定待划光盘的转盘，用于旋转光盘，多个垂直于转盘设置的磨轮，用于与光盘相接触并产生划痕。在磨轮向光盘施加预定的载荷的同时光盘旋转低于5圈，划痕就产生了。
在本发明的另外一个方面，由磨轮施加到光盘上的载荷范围从0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)，而光盘表面划痕的深度范围则是0μm到2μm。
磨轮可以在CS-10F，CS-10和CS-17中选择其一。
划痕可以在以下三种情况下产生在CS-10F磨轮向光盘施加0.5N到2.5N(50gf到250gf)的载荷的同时光盘旋转一圈；在CS-10磨轮向光盘施加6.4N到8.3N(650gf到850gf)的载荷的同时光盘旋转一圈；在CS-17磨轮向光盘施加11.8N到13.7N(1200gf到1400gf)的载荷的同时光盘旋转一圈。
在本发明的另外一个方面，使用由转盘旋转光盘并由多个磨轮在光盘上产生划痕的设备进行光盘表面机械耐性测试的方法包括以下步骤将光盘固定到转盘上；由转盘带动光盘旋转；将磨轮与光盘表面接触，并不断增加磨轮与光盘表面之间的载荷直到增加到预定载荷值；在保持磨轮与光盘之间载荷的同时光盘旋转低于5圈，在光盘表面上产生划痕；将本来与光盘表面相接触的磨轮移离光盘；及将光盘从转盘上拆下并根据预定的绝对参考值与在光盘表面上产生的划痕深度相比较判断光盘质量的好坏。
按照本发明的一个方面，在光盘测试阶段判断在光盘表面产生的划痕深度大于等于0μm且小于等于2μm时，光盘质量较好；而当在光盘表面产生的划痕深度大于2μm时，光盘质量较差。
判断光盘是好是坏的绝对参考值设为2μm。
无论是前面的一般介绍还是下面对本发明的详细说明都是示例性和解释性的，它们都是为了对如权利要求书所述的本发明进一步说明。
下面结合附图，详细说明本发明的目的以充分地了解本发明的目标和优点。
图1示出了本发明的挺度磨损测试设备的示意图；图2给出了一个流程图，示出的是本发明的测试光盘表面机械耐性的方法；图3给出了应用本发明的细微划痕测试设备在光盘上产生的预定划痕的图示；图4的曲线图展示了一组实验数据，它反映了应用本发明在光盘上施加载荷的大小与产生的划痕的预定深度的关系；和图5为说明根据本发明的测试光盘表面机械耐性的方法的曲线图。
具体实施例方式下面详细说明本发明的优选实施例，实施例的几个例子显示，可能的话，在所有附图中同样的附图标记用来代表相同或类似的部件。
图1示出的根据本发明的挺度磨损测试设备的示意图。
如图1所示，测试光盘表面机械耐性的设备包括固定待划光盘30的转盘20，用来旋转光盘30；多个垂直于转盘20设置的磨轮10，它们与光盘30相接触并产生划痕。在磨轮10向光盘30施加预定载荷的同时光盘30旋转5圈以下，划痕就产生了。
同时，磨轮在CS-10，CS-10F和CS-17中选择其一。
下面参照
，本发明的测试光盘表面机械耐性的方法。
图2给出了一个流程图，该图示出了一个本发明的测试光盘表面机械耐性的方法。
如图2所示，首先，将光盘30固定在转盘20上，而后转盘20将跟光盘30一起旋转(步骤S10)。
随后，磨轮10与旋转着的光盘30相垂直并在上端相接触(步骤S20)。
根据划痕测试方法，光盘30承受垂直方向上的预定载荷，这样，在光盘30和磨轮10间的接触载荷不断增加。(步骤S30)在光盘30预定的旋转圈数内保持光盘30和磨轮10间的接触载荷，然后磨轮10向垂直方向移动，并最终离开光盘30(步骤S40)。
如上所述，在旋转的光盘30表面，预定的载荷和与光盘30相接触的基于预定圈数的磨轮10使得在如图2所示的光盘30表面上产生预定的划痕图案。
如图3所示，在使用了本发明的挺度磨损测试设备后，光盘30的表面会出现预定的划痕图案，这样划痕的深度就可以得到。
图4显示了一组实验数据，它反映了本发明在光盘30上施加压力的大小与产生划痕的预定深度的关系。这里，作为试验材料使用了没有涂层的裸碟和带硬涂层的碟。
在图4所示的实验中，如果产生的划痕深度大于2μm，这说明在对光盘30进行动态特性测试的过程中，出现了伺服错误。
那就是说，在测试光盘30的表面耐磨力性时，2μm就被作为评价光盘30质量好坏的绝对参考值。在确定了产生2μm深划痕的测试条件为基准测试条件之后，光盘30在此条件下的表面机械耐性即被测试出，产生划痕的出现率也就被量化了。
图5所示曲线图说明了本发明的测试光盘表面机械耐性的方法，并且给出了相同载荷下，磨轮选择CS-10，CS-10F和CS-17时光盘30上产生划痕的深度。
如图5所示，滚轮10上产生的载荷从0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)，根据具体磨轮的种类分别进行了设定。
也就是说，在挺度磨损测试中，使用CS-10F作为磨轮10而同时光盘30只旋转一圈的条件下，产生2μm的划痕的载荷范围是0.5N(50gf)到2.5N(250gf)，推荐使用1.5N(150gf)。
使用CS-10作为磨轮10而同时光盘30只旋转一圈的条件下，产生2μm的划痕深度的载荷范围是6.4N(650gf)到8.3N(850gf)，推荐使用7.4N(750gf)。
此外，使用CS-17作为磨轮10而同时光盘30只旋转一周的条件下，产生2μm的划痕深度的载荷范围是11.8N(1200gf)到13.7N(1400gf)，推荐使用13.2N(1350gf)。
因此，如果磨轮比较柔软，也就是说CS-10F，施加到光盘30表面上的载荷被测出是0.5N(50gf)到2.5N(250gf)，最好量化为1.5N(150gf)；如果磨轮的硬度比较适中，也就是说CS-10，那么施加到光盘30表面上的载荷被测出是6.4N(650gf)到8.3N(850gf)，最好量化为7.4N(750gf)；如果磨轮是比较坚硬的，也就是说CS-17，施加到光盘30表面上的载荷被测出是11.8N(1200gf)到13.7N(1400gf)，最好量化为13.2N(1350gf)。
光盘30与磨轮10之间的接触载荷与测试条件下光盘旋转圈数成比例设定，那么就可以在光盘30上产生划痕。
此时，通过使用最柔软的磨轮10来降低光盘30的磨损度；通过减少光盘30的旋转圈数到低于5圈，那么划痕与真实使用中的划痕就非常接近了。这样光盘30表面机械耐性测试的可靠性就被提高。
换种说法，在实际中光盘30的划痕是在少数几次机会中产生的，相反，磨轮10划的次数越多，在使用挺度磨损测试设备在光盘30旋转若干圈后产生的划痕也就越多，其与实际生活中被划伤光盘上的磨损之间的差别也就产生了。
正因如此，通过划痕测试光盘表面的耐性的可靠性就出现了问题。这也是使用传统技术进行的光盘表面机械耐性的测试中出现的最重要的问题。
根据本发明，由于光盘的旋转数可以最少1圈最多5圈，这取决于测试绝对参考值。如果光盘表面耐性测试产生的划痕与现实生活中产生的划痕非常相似，那么测试的可靠性就会被提高。
如上所述，在光盘只转了一圈时，在载荷条件在0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)导致划伤2μm的情况下，耐性可以在将光盘30与转盘20分离后测试光盘30表面的划痕来进行。随后就可确定光盘30质量是好或差(步骤S50)。
此后，将另一张待测光盘装到转盘20上，测试条件如上所述重复进行即可。如此可判断多个光盘使好或是坏。
实用性正如前面所描述的那样，测试光盘表面机械耐性的设备及方法有如下优点首先，量化划痕的产生率是为了提高表面的机械特性，这样高密度光盘上的数据将得到更好的保护。
第二，由于光盘质量测试比较准确且操作较容易，所以光盘的可靠性就被提高了。
第三，在较短时间内可以产生足够多的划痕，这样测试光盘表面机械耐性的测试时间就被缩短，同时测试成本也相应降低。
对本领域的技术人员而言，显而易见，本发明可以有各种修改和变化。因此，本发明涵盖所有落入所附权利要求及其等同变换范围内的各种修改和变化。
权利要求
1.一种测试光盘表面机械耐性的设备，包括装载待划光盘的转盘，用来旋转光盘；多个被垂直于转盘设置的磨轮，它们与光盘相接触并产生划痕，磨轮向光盘上施加预定的载荷，在光盘旋转小于5圈的时候，这样就可以产生了划痕。
2.如权利要求1的设备，其特征在于，由磨轮向光盘施加的载荷范围0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)。
3.如权利要求1的设备，其特征在于，光盘表面的划伤痕深度范围是0μm--2μm。
4.如权利要求1的设备，其特征在于，磨轮在CS-10F，CS-10和CS-17中选择其一。
5.如权利要求1的设备，其特征在于，由CS-10F磨轮向光盘表面施加的载荷范围为0.5N(50gf)到2.5N(250gf)，同时光盘旋转一圈时就产生划痕。
6.如权利要求1的设备，其特征在于，由CS-10磨轮向光盘表面施加的载荷范围为6.4N(650gf)到8.3N(850gf)，同时光盘旋转一圈时，就产生划痕。
7.如权利要求1的设备，其特征在于，由CS-17磨轮向光盘表面施加的载荷范围为11.8N(1200gf)到13.7N(1400gf)，同时光盘旋转一圈时就产生划痕。
8.一种光盘表面机械耐性的测试方法，它使用转盘旋转光盘并由磨轮在光盘上产生划痕这样的测试装置来进行测试，该方法包括如下步骤将光盘固定到转盘上；由转盘旋转光盘；将磨轮与光盘表面相接触，并按预定载荷增加磨轮与光盘之间的接触载荷，直到预定的载荷值；在光盘旋转小于5圈的时间内保持磨轮与光盘之间的接触载荷，这样在光盘表面上就产生划痕，并将于光盘相接触的磨轮由光盘移开；然后将光盘从转盘上取下，将光盘表面上产生的划痕的深度与预定的绝对参考值相比较，从而并判断光盘质量的好坏。
9.如权利要求8的方法，其特征在于，磨轮施加到光盘上的载荷在产生划痕过程中，其范围是0.5N(50gf)到16.2N(1650gf)。
10.如权利要求8的方法，其特征在于，其光盘表面的划痕深度范围是0μm--2μm。
11.如权利要求8的方法，其特征在于，其磨轮选择CS-10F，CS-10和CS-17中的任意一个。
12.如权利要求8的方法，其特征在于，由CS-10F磨轮向光盘表面施加的载荷范围为0.5N(50gf)到2.5N(250gf)，在光盘旋转一圈时就产生划痕。
13.如权利要求8的方法，其特征在于，由CS-10磨轮向光盘表面施加的载荷范围为6.4N(650gf)到8.3N(850gf)，在光盘旋转一圈时就产生划痕。
14.如权利要求8的方法，其特征在于，由CS-17磨轮向光盘表面施加的载荷范围为11.8N(1200gf)到13.7N(1400gf)，在光盘旋转一圈时就产生划痕。
15.如权利要求8的方法，其特征在于，在判断光盘质量的步骤中，如果光盘表面划痕的深度大于等于0μm而小于2μm，则判断光盘质量好，若光盘表面划痕的深度大于2μm，则判断光盘质量差。
16.如权利要求8的方法，其特征在于，判断光盘质量是好是坏的绝对参考值被定为2μm。
全文摘要
本发明公布了测试光盘表面机械耐性的方法和设备。本发明的设备包括固定待划光盘的转盘，用来旋转光盘，以及多个被垂直于转盘设置的磨轮，它们与光盘相接触并产生划痕。在磨轮向光盘施加预定的载荷的同时光盘旋转低于5圈，划痕就产生了。
文档编号G11B7/26GK1695051SQ03824793
公开日2005年11月9日 申请日期2003年7月31日 优先权日2003年3月17日
发明者徐勋, 金真弘, 李昌镐, 郑台熙, 郭锦哲 申请人:Lg电子株式会社