JP4053041B2 - 光ディスク研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、光ディスク（ＣＤ、ＤＶＤ等）の読み取り面を研磨するための装置に関する。

光ディスクについては、音楽やコンピュータのプログラムを記録・配布するためのＣＤから普及し始め、現在では、主にビデオ映像を記録・配布するためのＤＶＤの使用が増えている。ここで、近年大量に利用されている光ディスクの一例を第１図に示す。第１図の光ディスク１０は透明樹脂製で（「透明」とは、光ピックアップが使用する波長の光に対して透明という意味であって、それ以外の光に対しては不透明である場合もある）、その厚さは約１．２ｍｍ、直径は１２０ｍｍである。又、その中心には、直径１５ｍｍの貫通穴が設けられている。このような光ディスク１０の読み取り面の反対側の面に（ＣＤの場合）、或いは、読み取り面から約０．６ｍｍ下の層に（ＤＶＤの場合）、それぞれ情報は記録される。なお、このようにＤＶＤの読み取り面から情報層までの距離がＣＤの約２分の１であることに加えて、ＤＶＤに記録される情報信号はＣＤよりも微細化・高密度化されていることから、ＤＶＤにはＣＤの約８倍の情報を記録することができる。
こうして記録された情報は、読み取り面から情報層にレーザー光を照射し、その情報層からの反射光を検出することで、読み取ることができる。このため、読み取り面に傷が付くと、この傷により読み取り光が散乱され、記録された情報を正確に読み取ることができない。
しかし、たとえ読み取り面に傷が付いたとしても、上記の通り、情報は読み取り面自体には記録されていないため、情報そのものは傷付いていない。そこで、情報を再度読み取ることができるように、読み取り面を研磨して傷を除去することが従来より行われている。なお、研磨に当たっては、サンドペーパー状の研磨体を使用して粗研磨を行い、液体状の研磨液（コンパウンド）と布又はスポンジ製の研磨体（「バフ」と言う）を併用して仕上げ研磨を行う鏡面研磨技術が利用されている。又、情報の平面上の記録領域は光ディスク１０の中心から約２２〜５８ｍｍの領域であるので、読み取り面の特にこの領域１０ａ（第１図（Ａ）の斜線部分）を均一且つ平滑に研磨することが必要である。
ここで、従来の研磨装置の一例を第２図に示す。第２図の研磨装置は、光ディスク１０を回転させるためのディスク回転機構と、円形又はドーナツ形（第２図（Ａ）では点線で示す）の研磨体２０（その直径は、光ディスク１０の直径と略同一かそれよりも小さい）を回転させるための研磨体回転機構と、これら回転機構を駆動するための駆動部（図示しない）と、を備える。ディスク回転機構は軸１５を回転軸として一方に回転し、研磨体回転機構は軸２５を回転軸としてこれと同一又は反対の方向に回転する。こうして光ディスク１０と研磨体２０との間で摩擦が生じ、光ディスク１０の読み取り面が研磨体２０によって研磨される。
第３図（Ａ）に示すように、研磨体２０は、例えば磁気的着脱手段（図示しない）を用いて、第２図の軸２５に固定したフランジ２４の下面に取り付けられる。従来の装置ではフランジ２４の剛性が非常に高いため、研磨体２０表面と光ディスク１０表面とが十分に平行でないと部分的に高い圧力がかかり、それ以外の部分では殆ど圧力がかからないという状態に至る。この場合、高い圧力がかかった部分では過度に研磨され、そうでない部分では研磨が不十分となる。もう一つの問題は、研磨時に研磨体２０と光ディスク１０との間に削り屑等２７が噛み込んだ場合、削り屑等２７が光ディスク１０に対して強く押し付けられ、それによって光ディスク１０の読み取り面に深い傷が付く恐れがあるということである。この場合も、フランジ２４の剛性が非常に高いため、第３図（Ｂ）に示すように、研磨体２０が光ディスク１０から浮き上がり、光ディスク１０の研磨が十分に行われなくなる。更に、研磨体２０の光ディスク１０に対する押し付け圧力がその部分において極めて大きくなるため、削り屑等２７が両者の間から排出され難く、上記問題が継続することになる。
そこで、第４図（Ａ）に示すように、柔らかいバックアップ材２１を介して研磨体２０をフランジ２４の下面に取り付けることが、既に試みられている。これにより、たとえ光ディスク１０表面と研磨体２０表面とが十分に平行でなくても、或いは、ディスク回転機構や研磨体回転機構の剛性が十分でなくても、このバックアップ材２１が変形することで、光ディスク１０と研磨体２０との間の押し付け圧力は略均等になる。
しかし、このように柔らかいバックアップ材２１を用いた場合、バックアップ材２１及びバックアップ材２１に接合した研磨体２０が光ディスク１０の外周において変形し、第４図（Ｂ）に示すような「面ダレ（光ディスク１０の外周エッジが丸みを帯びること）」が発生する。面ダレは、研磨の度にその深度を増しながら光ディスク１０の内周方向へと進行するため、光ディスク１０に記録された情報を読み取る上で支障となる。特に、カバー層がＣＤよりも薄いＤＶＤについては、このような面ダレによる支障の度合が大きくなる。
本発明はこのような課題を解決するために成されたものであり、その目的とするところは、面ダレの発生を抑えつつ、且つ、押し付け圧力を略均等にすることが可能な光ディスク研磨装置を提供することにある。

上記課題を解決するために鋭意検討した結果、本発明者等は、緩衝部材を介して研磨体を研磨体回転機構に取り付ける形式の光ディスク研磨装置において、研磨に必要な所定の押し付け圧力で研磨体を被研磨体に押し付けた際の緩衝部材の変形量を特定の範囲にすることで、面ダレの発生を抑えつつ、且つ、押し付け圧力を略均等にすることが可能になることを見出した。
即ち、上記知見に基づく本発明に係る光ディスク研磨装置は、
ａ）被研磨体を保持するための回転自在な被研磨体保持体と、
ｂ）研磨体を保持するための回転自在な研磨体保持体と、
ｃ）上記研磨体と研磨体保持体との間に設けられる、研磨に必要な所定の押し付け圧力を加えた際の変形量が０．０５〜０．３ｍｍである緩衝部材と、
ｄ）上記研磨体保持体及び上記被研磨体保持体の少なくとも一方を回転駆動するための駆動部と、
ｅ）上記所定の押し付け圧力で上記研磨体保持体と上記被研磨体保持体とを押し付けるための押圧機構と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係る光ディスク研磨装置では、研磨体は上記緩衝部材を介して研磨体保持体により保持される。また、光ディスク等の被研磨体は被研磨体保持体により保持される。両者は押圧機構により、所定の圧力で互いに押し付けられる。この圧力は、被研磨体の表面を研磨するに必要な圧力であって、ＣＤやＤＶＤ等の通常の光ディスクの場合には３〜２０ｋＰａ程度である。これよりも低い圧力では光ディスクの研磨が不十分となったり、十分な研磨を行うには極めて長時間を要するようになる。一方、これよりも高い圧力では前記のような不均等圧力や削り屑噛み込み時の種々の問題が発生する。
こうして両者を押し付けた状態で、研磨体保持体又は被研磨体保持体の少なくとも一方を駆動部により回転駆動する。いずれか一方のみを回転駆動した場合は、駆動されなかった方も同一方向に回転するが、両者の回転軸を別異としておくことにより、両者の間には必ず速度差のある部分が生じ、それにより被研磨体は研磨体により研磨される。研磨体保持体と被研磨体保持体の双方を回転駆動した場合には、両者の間に速度差を設けることにより、効率的な研磨が可能となる。もちろん、両者は同一方向に回転させてもよいし、互いに反対の方向に回転させてもよい。
押圧機構についても、被研磨体保持体又は研磨体保持体のいずれか一方を固定し、他方を弾性機構等で固定側保持体に押し付けるようにしてもよいし、双方を互いに押し付け合うような機構としてもよい。
本発明の光ディスク研磨装置において使用する緩衝部材について、前記押し付け圧力で研磨体を被研磨体に押し付けた際の変形量が０．０５〜０．３ｍｍｍであるとしたのは、次の理由からである。この変形量が大き過ぎると、前記のような柔らかいバックアップ材を用いた時と同様、被研磨体に記録された情報を読み取る上で支障となるような面ダレが生じる。反対に、この変形量が小さ過ぎると、前記のように剛性の高いフランジを用いた時と同様の問題が生ずる。本発明者等は、緩衝部材の厚さや硬さを種々変更して実験を重ねた結果、その変形量が０．０５〜０．３ｍｍの範囲内にあるときに、被研磨体が最も良好且つ効率的に研磨されることを見いだしたものである。なお、この変形量の範囲は、更に好ましくは０．１〜０．２ｍｍとする。これにより、更に効率よく、且つ、高品質の光ディスク表面研磨が可能となる。
緩衝部材の変形量をこのような範囲内とすることにより、研磨体と被研磨体との間の押し付け圧力が略均等になり、被研磨体を均一且つ平滑に研磨することができる。また、被研磨体に記録された情報を読み取る上で支障がない程度にまで面ダレの発生を抑えることができる。
更に、たとえ第６図（Ａ）に示すように研磨により光ディスク１０と研磨体２０との間に削り屑等２７が生成したとしても、同図（Ｂ）に示すように、緩衝部材２１及び緩衝部材２１に接合した研磨体２０が変形し、挟まった削り屑等２７を包み込むため、研磨体２０の全体が被研磨体１０から浮き上がることはない。従って、この場合でも被研磨体１０は十分に研磨体２０により研磨される。また、強い押し付け圧力が削り屑等２７に集中することがないため、削り屑等２７によって被研磨体１０の読み取り面に深い傷が付く恐れがない。更に、削り屑等２７に対する押し付け力がそう大きくないため、削り屑等２７は研磨体２０と被研磨体１０の間で容易に移動し、速やかに排出される。
特に、近年その使用が増えているＤＶＤについては、上記の通り、その読み取り面から情報層までの距離がＣＤの約２分の１であることから、一層正確（均一且つ平滑）な研磨が要求される。従って、本発明の光ディスク研磨装置は、このようなＤＶＤの研磨にとりわけ好適である。

第１図 光ディスクの平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。
第２図 従来の研磨装置の平面図（Ａ）及び断面図（Ｂ）。
第３図 従来の光ディスクと研磨体との関係を示す断面模式図（Ａ）、及び同図の部分拡大図（Ｂ）。
第４図 別の従来の光ディスクと研磨体との関係を示す断面模式図（Ａ）、及び同図の部分拡大図（Ｂ）。
第５図 本発明の一実施例に係る研磨装置の斜視図（Ａ）及び側面図（Ｂ）。
第６図 第５図の研磨装置における光ディスクと研磨体との関係を示す断面模式図（Ａ）、及び同図の部分拡大図（Ｂ）。

本発明に係る光ディスク研磨装置の一実施例を、第５図を用いて説明する。
本実施例の研磨装置は、ディスク回転機構と、研磨体回転機構と、押圧機構と、を備える。ディスク回転機構は、回転テーブル１２と、回転テーブル１２の回転軸１３を回転駆動するモータ１４と、を備えており、この回転テーブル１２の上に光ディスク１０を載置する。従って、本実施例においては、回転テーブル１２が上記被研磨体保持体に相当する。回転テーブル１２と光ディスク１０との間には、パッド１１を介挿する。このパッド１１は、研磨時に光ディスク１０が回転テーブル１２に対して滑る（回転する）のを防ぐと共に、回転テーブル１２によって光ディスク１０の表面に傷が付くのを防ぐために介挿するものである。
ディスク回転機構の上方に、研磨体回転機構を設ける。研磨体回転機構は、円盤状のフランジ２４と、フランジ２４の回転軸２５を回転駆動するモータ２６と、を備える。フランジ２４の下面には、柔軟且つ弾力性のある素材を用いて作られたバックアップ材２１を介して、研磨体（サンドペーパー等）２０を取り付ける。従って、フランジ２４が上記研磨体保持体に、バックアップ材２１が上記緩衝部材に相当する。
バックアップ材２１には、上記変形量が０．０５〜０．３ｍｍの範囲という条件を満たすようにする限り、どのような素材を用いてもよい。一例としては、厚さ１〜２ｍｍの発泡ウレタンゴム系シートを挙げることができる。
本実施例においてはバックアップ材２１はフランジ２４に対して着脱自在となっており、着脱用部材２２／２３を用いてフランジ２４の下面に取り付ける。なお、バックアップ材２１をフランジ２４の下面に直接固定し、研磨体２０をバックアップ材２１に着脱自在に取り付けるようにしてもよい。
着脱用部材２２／２３としては、面ファスナー（例えばマジックテープ（登録商標））、両面粘着テープ、磁気的着脱手段等を用いることができる。
フランジ２４とバックアップ材２１とを着脱自在にする場合であって、着脱用部材２２／２３として例えばマジックテープ（登録商標）のような柔らかい材質のものを使用する場合には、着脱用部材２２／２３とバックアップ材２１との間に剛性を有する板状部材２９を介挿する。これは、バックアップ材２１が局所的に変形するのを防ぐためである。板状部材２９の一例としては、厚さ１ｍｍのポリカーボネート板を挙げることができる。なお、バックアップ材２１をフランジ２４に直接取り付ける場合（従って、研磨体２０を粘着剤等によりバックアップ材２１に着脱自在に取り付ける場合）や、フランジ２４とバックアップ材２１とを着脱自在にする場合であっても着脱用部材２２／２３が磁気的着脱手段のように十分に剛性の高いものである場合は、板状部材２９を設ける必要はない。
本実施例の光ディスク研磨装置には、以上のようにして研磨体回転機構に取り付けた研磨体２０を光ディスク１０に押し付けるための機構として、押圧機構２８を設ける。第５図では押圧機構２８は研磨体回転機構の方（モータ２６の後方）に設けられているが、ディスク回転機構の方（モータ１４の後方）に設けてもよい。
本実施例では研磨体回転機構及びディスク回転機構のそれぞれに駆動部（モータ１４及びモータ２６）が設けられているが、これは、いずれか一方だけに設けるようにしても構わない。その場合には、他方の回転機構の回転軸（１３又は２５）は自由に回転できるようにしておく。なお、第５図ではモータ１４／２６が回転軸１３／２５を直接回転駆動する（ダイレクト・ドライブ式）ように描かれているが、これはベルト・ドライブ式等、間接駆動方式でも構わない。
本実施例の研磨装置を用いて光ディスク１０の読み取り面を研磨する方法を説明する。まず、押圧機構２８を緩めて研磨体回転機構をディスク回転機構から離し、回転テーブル１２のパッド１１上に被研磨体である光ディスク１０を載置する。また、着脱用部材２２／２３を用いてフランジ２４の下面にバックアップ材２１付の研磨体２０を固定する。その後、押圧機構２８により研磨体２０を光ディスク１０に押し付ける。この時の押し付け力は、光ディスク１０の表面における圧力が３〜２０ｋＰａとなるようにする。
両者を押し付けた後、両回転機構のモータ１４及び２６を起動する。両モータ１４／２６の回転方向は同一であってもよいし、逆方向であってもよい。これにより、研磨体２０と光ディスク１０との間で摩擦が生じ、研磨体２０により光ディスク１０の読み取り面が研磨される。

Claims (2)

1. a)被研磨体を保持するための回転自在な被研磨体保持体と、
   b)研磨体を保持するための回転自在な研磨体保持体と、
   c)上記研磨体と研磨体保持体との間に設けられる、研磨に必要な所定の押し付け圧力を加えた際の変形量が0.05〜0.3mmである、研磨体本体に着脱可能な緩衝部材と、
   d)前記着脱箇所と緩衝部材との間に設けられる剛性部材と、
   e)上記研磨体保持体及び上記被研磨体保持体の少なくとも一方を回転駆動するための駆動部と、
   f)上記所定の押し付け圧力で上記研磨体保持体と上記被研磨体保持体とを押し付けるための押圧機構と、
   を備えることを特徴とする光ディスク研磨装置。
2. 上記緩衝部材の変形量が0.1〜0.2mmであることを特徴とする請求項１に記載の光ディスク研磨装置。

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