Результат интеллектуальной деятельности: УСТРОЙСТВО И СПОСОБ ИСПЫТАНИЯ НА МЕХАНИЧЕСКУЮ ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ ПОВЕРХНОСТИ ОПТИЧЕСКОГО ДИСКА И ОПТИЧЕСКИЙ ДИСК ДЛЯ НИХ

Предпосылки создания изобретения

Область техники

Настоящее изобретение относится к устройству и способу контроля качества оптического диска, а более точно - к инструментальному способу для проверки механической износостойкости поверхности оптического диска и оптическому диску для него.

Описание уровня техники

К настоящему времени известны такие носители записи, как магнитная записывающая лента, лазерный диск (LD) или компакт-диск (CD) в качестве оптического диска и цифровой видеодиск (DVD) нового поколения с большим объемом записи.

Поскольку среди носителей записи для оптического диска используется цифровая система записи, отличная от обычных систем записи, т.е. системы магнитной записи, и оптический диск имеет очень малые объем и массу, он эффективен и удобен для хранения и переноски, и в последнее время потребители отдают предпочтение оптическому диску.

Однако любое изделие не должно иметь каких-либо недостатков в применении и, если бы возникали какие-либо проблемы с качеством, доверие потребителей к изготовителю снизилось бы.

Для оптического диска, имеющего высокоточные характеристики сигнала, возникают более серьезные проблемы и снижается качество, в связи с погрешностью толщины диска, царапиной, деформацией, отпечатком пальца и прилипанием инородного материала.

Поэтому изготовленный оптический диск проходит контроль качества как следующую операцию, после чего его поставляют на рынок оптических дисков.

Типовой контроль качества оптического диска, как правило, выполняют при помощи четырех измерительных дисководов.

Сначала, приняв допущение, что технические характеристики оптических дисков, изготовленных на одном и том же оборудовании, идентичны, изготовитель выбирает любой оптический диск из всех изготовленных дисков и загружает выбранный оптический диск в измерительную систему.

В первом измерительном дисководе с помощью сигнала, воспроизведенного с оптического диска, измеряют высокочастотный сигнал и флуктуации.

Во втором измерительном дисководе на основе сигнала, воспроизведенного с оптического диска, измеряют сервосигнал (сигнал ошибки фокусировки и сигнал ошибки слежения).

В третьем измерительном дисководе измеряют механические характеристики оптического диска, который подвергают контролю качества.

Наконец, в четвертом измерительном дисководе измеряют оптические характеристики оптического диска.

Как описано выше, согласно обычному контролю, проверяют точность записи информации, а также механические и оптические характеристики оптического диска.

Исходя из этого, поскольку механическое повреждение, т.е. царапина и т.п., на поверхности оптического диска с высокой плотностью записи, на которую падает лазерный луч для записи/воспроизведения информации, приводит к ухудшению качества сигнала оптического диска, а также к потере данных, и, в худшем случае, к невозможности записывания на диск и/или воспроизведения информации с оптического диска, выявление повреждений является наиболее важной частью контроля качества оптического диска.

Во избежание этого может быть выполнено защитное покрытие, повышающее механическую жесткость или твердость поверхности оптического диска.

Однако после выполнения с этой целью защитного покрытия на поверхности диска следует количественно определить механические характеристики защитного покрытия. А именно, необходимо количественно определить стойкость защитного покрытия к возможному образованию царапин на диске при его использовании.

В качестве испытания с целью количественного определения стойкости поверхности оптического диска с высокой плотностью записи осуществляют испытание на твердость по карандашной шкале, а также испытание на истирание по Тайберу.

Испытание на твердость по карандашной шкале - это способ оценки царапины при значении твердости, соответствующем твердости карандаша, в момент образования царапины при контакте перемещаемых прямолинейно карандашей разной твердости с поверхностью оптического диска.

Однако испытание на твердость по карандашной шкале, являющееся проверкой на образование царапин, при которой человек проводит карандашом по поверхности оптического диска, имеет недостатки, в частности, трудно не только обеспечивать одинаковую нагрузку непрерывно, но также и осуществлять определение царапин путем квантования, потому что царапин не получается столько, сколько желательно.

Испытание на истирание по Тайберу - это испытание для оценки степени износостойкости посредством равномерного износа поверхности оптического диска с обеспечением заданной нагрузки в соответствии с методикой D1004 по стандарту Американского общества по испытанию материалов (American Society of Testing Materials (ASTM)).

В известной машине Тайбера для испытания на истирание при загрузке и вращении оптического диска, подлежащего испытанию на царапание, множество абразивных кругов заданной массы соприкасаются с оптическим диском перпендикулярно поверхности оптического диска так, чтобы царапать поверхность оптического диска при равномерной нагрузке не менее чем за 10 оборотов оптического диска.

В то же время по указанной методике Американского общества по испытанию материалов (ASTM) нагрузка, создаваемая абразивным кругом, определяется как величина менее 9,8 Н (1000 гс), и здесь используют несколько типов, таких как CS-10F, CS-10 и CS-17.

Описанная выше машина Тайбера для испытания на истирание разработана не для испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска путем царапания оптического диска, но для определения степени царапания изделий из пластмассы общего назначения.

Поэтому царапина, образующаяся при воздействии машины Тайбера для испытания на истирание, существенно отличается от царапины, образующейся на оптическом диске при использовании в реальных условиях.

А именно, в машине Тайбера для испытания на истирание износостойкость поверхности оптического диска определяется изнашиванием поверхности. В этом заключается существенное отличие от ситуации образования реальных царапин при взаимодействии в дисководе (например, в дисководе оптического диска) для управления оптическим диском при его эксплуатации.

Поэтому получается много ошибок, поскольку изготовитель, используя машину Тайбера для испытания на истирание, определяет качество оптического диска как плохое или хорошее субъективно, на основе производственного опыта, а не в соответствии с количественной классификацией согласно действующему эталону. Кроме того, вследствие существенных различий по форме между царапинами, образующимися в реальных условиях и при воздействии машины Тайбера для испытания на истирание, попытка определить оптический диск как годный или негодный, только на основе производственного опыта, без использования абсолютной эталонной величины также часто приводит к ошибкам.

Как указано выше, поскольку на сегодня нет специального способа для количественного определения степени образования царапин для проверки механической износостойкости поверхности оптического диска, срочно требуется количественное определение степени царапания.

Сущность изобретения

Соответственно, настоящее изобретение относится к устройству и способу для испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска и по существу устраняет одну или более проблем, возникающих вследствие ограничений и недостатков известного уровня техники.

Целью настоящего изобретения является обеспечение оптимального устройства для испытания, чтобы количественно определить характеристики механической износостойкости поверхности оптического диска для улучшения механических характеристик поверхности и способа, осуществляемого устройством.

Другой целью настоящего изобретения является обеспечение устройства для испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска, позволяющего повысить надежность и сэкономить средства на испытания, и способа, осуществляемого устройством.

Еще одной целью настоящего изобретения является обеспечение устройства для быстрого и точного разделения на негодный продукт и годный продукт путем установки абсолютного опорного значения и способа, осуществляемого устройством.

Еще одной целью настоящего изобретения является образование царапины, максимально близкой по форме к царапине, образующейся в реальных условиях, чтобы повысить надежность испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска.

Дополнительные преимущества, цели и признаки настоящего изобретения будут изложены частично в приведенном ниже описании, а частично будут очевидны для специалистов в данной области техники в процессе анализа нижеследующего или могут быть изучены в практике применения изобретения. Цели и другие преимущества изобретения могут быть конкретизированы и достигнуты решением, подробно поясненным в приведенном ниже описании и формуле изобретения и на прилагаемых чертежах.

Для достижения этих целей и других преимуществ и в соответствии с назначением изобретения, как воплощено и широко описано здесь, устройство для испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска включает поворотный круг, на который устанавливают оптический диск, подлежащий царапанию, для вращения установленного оптического диска и множество абразивных кругов, расположенных перпендикулярно поворотному кругу, для соприкосновения с оптическим диском и образования царапины, причем царапина образуется, когда оптический диск совершает заданное число оборотов, например, максимум 5 оборотов, чтобы абразивные круги обеспечили заданную нагрузку на оптический диск.

В другом аспекте настоящего изобретения, нагрузка, приложенная к оптическому диску абразивными кругами, изменяется в диапазоне от 0,5 Н (50 гс) до 16,2 Н (1650 гс), а глубина царапины на поверхности оптического диска изменяется в диапазоне от 0 мкм до 2 мкм.

Абразивный круг может быть выбран любой из CS-10F, CS-10 и CS-17.

Царапина может быть образована, когда оптический диск совершает заданное число оборотов, например при одном обороте оптического диска абразивным кругом CS-10F прикладывают к нему нагрузку 0,5-2,5 Н (50-250 гс), когда оптический диск совершает заданное число оборотов, например при одном обороте оптического диска абразивном кругом CS-10 прикладывают к нему нагрузку 6,4-8,3 Н (650-850 гс), и когда оптический диск совершает заданное число оборотов, например при одном обороте оптического диска абразивным кругом CS-17 прикладывают к нему нагрузку 11,8-13,7 Н (1200-1400 гс).

Еще одним аспектом настоящего изобретение является способ испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска путем использования устройства для испытания, в котором поворотный круг вращает оптический диск, а множество абразивных кругов образует царапины на оптическом диске, указанный способ включает операции закрепления оптического диска на поворотном круге, вращения оптического диска поворотным кругом, обеспечения соприкосновения абразивных кругов с поверхностью оптического диска, повышения контактной нагрузки абразивных кругов и оптического диска до заданного уровня, образования царапины на поверхности оптического диска путем поддержания контактной нагрузки оптического диска и абразивных кругов, пока оптический диск совершает не более 5 оборотов, отвода абразивных кругов, соприкасающихся с оптическим диском, от оптического диска, и удаление оптического диска с поворотного круга и определения оптического диска как годного или негодного путем сравнения глубины царапины, образованной на поверхности оптического диска, с заданным абсолютным опорным значением.

Согласно аспекту настоящего изобретения, на операции определения оптического диска определяют, что оптический диск является годным, если глубина царапины, образованной на поверхности оптического диска, равна или более чем 0 мкм или менее чем 2 мкм, и что оптический диск является негодным, если глубина царапины, образованной на поверхности оптического диска, превышает 2 мкм.

Абсолютное опорное значение для определения оптического диска годным или негодным устанавливают равным 2 мкм.

Следует понимать, что как приведенное выше общее описание, так и последующее подробное описание настоящего изобретения, являются примерными и пояснительными и предназначены для обеспечения дополнительного объяснения изобретения в том виде, как оно заявлено.

Краткое описание чертежей

Сопроводительные чертежи, включенные, чтобы обеспечить дальнейшее понимание изобретения и составляющие часть этой заявки, иллюстрируют пример(ы) осуществления изобретения и вместе с описанием служат для объяснения сущности изобретения.

На чертежах:

На фиг.1 схематически показана машина Тайбера для испытания на истирание согласно настоящему изобретению;

На фиг.2 показана последовательность операций, иллюстрирующая способ испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска согласно настоящему изобретению;

На фиг.3 показано, как на оптическом диске образуют заданную конфигурацию царапины при помощи испытательного устройства для получения микроцарапин, согласно настоящему изобретению;

На фиг.4 представлен график, показывающий экспериментальные значения глубины царапины, образованной под действием нагрузки, приложенной к оптическому диску, согласно настоящему изобретению; и

На фиг.5 представлен график, поясняющий способ испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска согласно настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

Теперь будут подробно сделаны ссылки на предпочтительные примеры осуществления настоящего изобретения, которые проиллюстрированы на прилагаемых чертежах. По возможности будут использованы по отношению к одинаковым или подобным элементам одни и те же номера позиций на чертежах.

На фиг.1 схематически показана машина Тайбера для испытания на истирание согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.1, устройство для испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска включает поворотный круг 20, на который помещают оптический диск 30, подлежащий царапанию, для вращения установленного оптического диска 30 и множество абразивных кругов 10, расположенных перпендикулярно поворотному кругу 20, для соприкосновения с оптическим диском 30 и образования царапины, причем царапину образуют, когда оптический диск 30 совершает не более 5 оборотов, чтобы абразивные круги 10 обеспечили приложение заданной нагрузки на оптический диск 30. Абразивные круги, соприкасающиеся с оптическим диском, также вращаются в направлении, зависящем от вращения оптического диска, при этом один круг вращается в обратном направлении относительно другого абразивного круга.

В результате устройство определяет, имеет ли оптический диск заданную износостойкость, сравнивая результат образованной на поверхности оптического диска царапины с заданным опорным значением.

Между тем, абразивные круги выбирают любые из CS-10F, CS-10 и CS-17.

Ниже приведено описание способа испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска согласно настоящему изобретению со ссылками на прилагаемые чертежи.

На фиг.2 показана последовательность операций способа испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска согласно настоящему изобретению.

Как показано на фиг.2, сначала оптический диск 30 закрепляют на поворотном круге 20, после чего поворотный круг 20 вращают вместе с оптическим диском 30 (операция S10).

Затем абразивные круги 10 соприкасаются с вращающимся оптическим диском 30 при перемещении перпендикулярно его верхней поверхности (операция S20).

К оптическому диску 30 в перпендикулярном направлении прикладывают заданную нагрузку в соответствии с испытанием на царапание так, что нагрузка при соприкосновении между оптическим диском 30 и абразивными кругами 10 увеличивается (операция S30).

После сохранения нагрузки при соприкосновении между оптическим диском 30 и абразивными кругами 10 на протяжении заданного числа оборотов, абразивные круги 10 перемещают в перпендикулярном направлении таким образом, что абразивные круги отводятся от оптического диска 30 (операция S40).

Как описывалось выше, на поверхности вращающегося оптического диска 30 под действием заданной нагрузки и абразивных кругов 10, соприкасающихся с оптическим диском 30, при заданном числе оборотов образуется царапина заданной конфигурации на поверхности оптического диска, как показано на фиг.2.

Как показано на фиг.3, при использовании машины Тайбера для испытания на истирание согласно настоящему изобретению, на поверхности оптического диска 30 образуется царапина заданной конфигурации, причем можно получить определенную глубину царапины.

На фиг.4 представлен график, показывающий экспериментальные значения глубины царапины, образованной под действием нагрузки, приложенной к оптическому диску 30 согласно настоящему изобретению. В качестве экспериментальных материалов используют диск без покровного слоя и диск с твердым покрытием.

В эксперименте, как показано на фиг.4, если образуется царапина глубиной больше 2 мкм, это свидетельствует о наличии ошибки сервомеханизма при оценке динамических характеристик оптического диска 30.

А именно, при проведении испытания на износостойкость поверхности оптического диска 30, величину 2 мкм назначают абсолютным опорным значением для определения годности или негодности оптического диска 30, находя эту величину в процессе испытания на истирание металлической шерстью с определением условия образования царапины глубиной 2 мкм, а механическую износостойкость поверхности оптического диска 30 определяют в этих условиях, что позволяет количественно определить степень образования царапин.

На фиг.5 показан график, поясняющий способ испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска согласно настоящему изобретению и представляет график зависимости глубины царапин, образованных на оптическом диске 30 от нагрузки, создаваемой типом абразивных кругов, например CS-10F, CS-10 и CS-17.

Как показано на фиг.5, нагрузка, создаваемая абразивными кругами 10, количественно определяется от 0,5 Н (50 гс) до 16,2 Н (1650 гс) и устанавливается по-разному в зависимости от типа абразивных кругов.

А именно, в процессе испытания на истирание по Тайберу при условии использования CS-10F в качестве абразивного круга 10 и совершении оптическим диском 30 только одного оборота, понятно, что нагрузка для образования царапины глубиной 2 мкм находится в диапазоне от 0,5 Н (50 гс) до 2,5 Н (250 гс), предпочтительно - 1,5 Н (150 гс).

Если в качестве абразивного круга 10 использован CS-10 и оптический диск 30 совершает только один оборот, понятно, что нагрузка для образования царапины глубиной 2 мкм находится в диапазоне от 6,4 Н (650 гс) до 8,3 Н (850 гс), более предпочтительно - 7,4 Н (750 гс).

Далее, если в качестве абразивного круга 10 использован CS-17 и оптический диск 30 совершает только один оборот, понятно, что нагрузка для образования царапины глубиной 2 мкм находится в диапазоне от 11,8 Н (1200 гс) до 13,7 Н (850 гс), более предпочтительно - 13,2 Н (1350 гс).

Следовательно, если абразивный круг 10 был мягким, а именно CS-10F, нагрузка на поверхность оптического диска 30 количественно определяется от 0,5 Н (50 гс) до 2,5 Н (250 гс), более предпочтительно - 1,5 Н (150 гс), если же абразивный круг 10 был средним, а именно CS-10, нагрузка на поверхность оптического диска 30 количественно определяется от 6,4 Н (650 гс) до 8,3 Н (850 гс), более предпочтительно - 7,4 Н (750 гс), и если абразивный круг 10 был твердым, а именно CS-17, нагрузка на поверхность оптического диска 30 количественно определяется от 11,8 Н (1200 гс) до 13,7 Н (850 гс), более предпочтительно - 13,2 Н (1350 гс).

Контактная нагрузка между оптическим диском 30 и абразивным кругом 10 поддерживается на требуемом уровне пропорционально числу оборотов оптического диска согласно заданному количественно условию образования царапины на оптическом диске 30.

При этом благодаря снижению числа оборотов оптического диска 30 максимум до 5 уменьшается степень истирания под действием абразивного круга 10, при которой царапина очень близка к царапине, которая образуется в реальных условиях, в результате можно повысить надежность испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска 30.

Иначе говоря, царапина на оптическом диске 30 в реальных условиях образуется царапанием в течение некоторого времени. В противоположность этому, чем большее время абразивные круги 10 царапают, тем больше царапина за несколько оборотов оптического диска 30 при использовании машины Тайбера для испытания на истирание, отличается от реальных царапин вследствие истирания оптического диска, подлежащего царапанию.

По этой причине возникает проблема надежности испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска по отношению к царапинам, и затем, это самая серьезная проблема испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска согласно известному уровню техники.

Поскольку согласно настоящему изобретению число оборотов оптического диска может быть уменьшено, от 1 оборота минимум до 5 оборотов максимум за счет количественного определения абсолютного опорного значения, надежность испытания на механическую износостойкость оптического диска можно повысить образованием царапины, максимально близкой к царапине, образующейся в реальных условиях.

Как было описано выше, износостойкость следует проверять только при одном обороте оптического диска после образования царапины под действием нагрузки 0,5 Н (50 гс) - 16,2 Н (1650 гс), обеспечивающей царапину глубиной 2 мкм, причем износостойкость проверяется по царапине, образованной на поверхности оптического диска 30 путем отделения поцарапанного диска 30 с поворотного круга 20. Затем оптический диск 30 определяют, как годный или негодный (операция S50).

После этого на поворотный круг 20 устанавливают другой испытуемый диск и повторяют операции испытания, как описано выше, так что определяют годность или негодность множества оптических дисков.

Промышленная применимость

Как описано выше, устройство и способ для испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска имеют следующие преимущества.

Во-первых, степень образования царапин определяется количественно, чтобы улучшить механические характеристики поверхности, благодаря чему можно повысить сохранность данных на оптическом диске с высокой плотностью записи.

Во-вторых, поскольку качество оптического диска проверяется легко и точно, повышается надежность оптического диска.

В-третьих, в короткое время можно получить требуемую царапину, благодаря чему можно также сократить время испытания на механическую износостойкость поверхности оптического диска и уменьшить расходы на производство.

Для специалистов в данной области техники будет очевидно, что в настоящее изобретение могут быть внесены различные модификации и изменения. Следовательно, предполагается, что настоящее изобретение охватывает модификации и изменения данного изобретения при условии, что они входят в объем представленных пунктов формулы изобретения и их эквивалентов.