JPH0540018A - 円盤厚み測定器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 円盤の厚み検査を正確かつ全面にわたって確
実に行える円盤厚み測定器の提供。 【構成】 転動ローラ41および駆動ローラ31で厚みを測
定する円盤D を所定平面内に保持し、駆動ローラ31を回
転させて円盤D を所定平面内で回転させ、円盤Dを挟む
ように対向配置された一対のレーザ変位計51, 52を径方
向に相対移動させて円盤D の全面の厚み測定を行うよう
にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は円盤厚み測定器に関し、
特に円盤表面への接触が問題となる光ディスク基板の製
造時検査の際などに利用できる。

【０００２】

【背景技術】従来より、各種データの記録等には、磁気
ディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどの円盤状の
記録媒体が多用されている。これらの円盤状記録媒体に
おいては、記録領域が形成される円盤状の基板に形状精
度が要求され、表面の平坦度のほか厚み等の精度検査が
行われている。

【０００３】また、光ディスクや光磁気ディスクは樹脂
材料を金型成形した基板を基に製造される。この際、基
板の表面形状を設定するために型内には円盤状のスタン
パが配置される。通常、スタンパは内周と外周をゼロな
いし数ミクロン( 0〜20ミクロン) 程度隙間をあけて固
定される。ここで、スタンパの厚みは成形する基板の厚
みに影響を及ぼすことになるため、光ディスク等の製造
工程ではスタンパの厚み等の精度検査も必要となる。

【０００４】これらの光ディスクや成形用スタンパなど
の円盤の検査にあたっては、一般にマイクロメータやダ
イヤルゲージなどを用いた接触式の厚み測定器が多用さ
れている。また、静電容量式センサや渦電流式センサ等
を用いた非接触式の厚み測定器も利用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した接
触式の厚み測定器では、検査等にあたって測定子を接触
させる必要がある。しかし、前述した記録媒体用の基板
は、表面の記録領域に接触による擦り傷等の損傷を受け
ると記録機能に支障をきたす。また、前述したスタンパ
は、表面の記録媒体基板に転写される領域に損傷を受け
ると、このスタンパで成形される記録媒体基板に障害が
生じる。

【０００６】従って、接触式の厚み測定器では、記録領
域や基板転写領域などの主要部に直接的に接触させて測
定を行うことができず、円盤の全面を検査することがで
きないという問題がある。そして、対応策として、周辺
部などの擦り傷等を生じても問題ない部分で厚み測定を
行い、その結果から主要部の厚みを間接的に判定してい
るが、あくまで間接的な検査であって正確な検査結果が
得られないという問題がある。

【０００７】一方、前述した非接触式の厚み測定器によ
れば、円盤表面の接触が必要ないため、記録領域や基板
転写領域などの主要部についても検査することができ
る。しかし、非接触式の厚み測定器は、一般に静電容量
や渦電流による計測を行う関係上、計測対象物との間の
距離を数十ミクロン〜数百ミクロン程度に保つ必要があ
る。従って、円盤の厚みの変形量が数百ミクロン〜数ミ
リに達するような場合、あるいは自重により厚み方向の
たわみ変形が大きくなっている場合、円盤の表面に沿っ
てセンサを移動させて各部位を連続的に検査しようとす
ると相互に接触してしまうという問題がある。

【０００８】このように、通常の厚み測定器では測定範
囲と測定精度とが相反するため、数ミクロン単位の精密
測定が必要でありながら変形量が数ミリ程度に及ぶよう
な円盤を効率よく測定することができないという問題が
ある。また、検査効率が低いことから、実際問題として
円盤の全面を検査することができなくなり、正確かつ確
実な検査結果が得られないという問題があった。

【０００９】本発明の目的は、円盤の厚み検査を正確か
つ全面にわたって確実に行える円盤厚み測定器を提供す
ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、厚みを測定す
る円盤を所定平面内に保持する保持手段と、前記保持手
段で保持された円盤を前記所定平面内で回転させる駆動
手段と、前記円盤を挟むように対向配置された前記円盤
の径方向任意位置を計測可能な一対のレーザ変位計とを
備えたことを特徴とする。

【００１１】ここで、前記保持手段は前記円盤の周縁に
転動する複数の転動ローラを備え、前記駆動手段は前記
円盤の周縁を周方向に駆動する少なくとも一個の駆動ロ
ーラを備えたものとすることが好ましい。そして、前記
保持手段は前記円盤を保持する所定平面の角度が略水平
から略垂直まで任意に調整可能であることが好ましい。
さらに、前記円盤は光ディスク基板の製造に用いられる
基板マスタ用スタンパ等が採用できる。

【００１２】

【作 用】このような本発明においては、保持手段に円
盤を保持し、一対のレーザ変位計で円盤表裏の径方向任
意位置を計測することにより、円盤の当該位置の空間座
標が計測され、各座標の差から当該位置における円盤の
厚みが測定される。そして、駆動手段により円盤を回転
させることで当該径方向位置の厚みが全周にわたって測
定され、レーザ変位計で計測する円盤の径方向位置を変
えることで円盤全面にわたって厚みが測定されることに
なる。

【００１３】この際、レーザ変位計はレーザビームの反
射により対象物との距離が比較的大きくても計測可能で
あるため、円盤の変形量が大きくても接触等を生じるこ
ともなく、測定作業を効率的に行うことが可能である。
従って、円盤全面にわたって厚みの測定が確実に行える
とともに、非接触であるため記録媒体やスタンパの主要
部でも直接的に正確な厚みを測定できることになり、こ
れらにより前記目的が達成される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１および図２において、本実施例の円盤厚み
測定器10は机上等に載置される基部11を有し、この基部
11には本体20が傾斜角度調整可能に支持されている。

【００１５】本体20の両側には上下に延びる支持部21が
設けられ、支持部21には側方に延びる水平な姿勢調整軸
22が設けられている。基部11は本体20の下部を挟んで対
向する側板12を有し、姿勢調整軸22は側板12の内側に回
転自在に支持されている。側板12の外側には操作ダイヤ
ル13が設けられ、この操作ダイヤル13は回転操作するこ
とで姿勢調整軸22の回転を規制または解除可能である。

【００１６】従って、本体20は操作ダイヤル13を緩めた
状態で正面が垂直から水平までの間で回動可能、かつ操
作ダイヤル13を締め付けることで回動を規制されて正面
が任意の傾斜角度となる状態で固定可能である。なお、
側板12の上部にはグリップ14が設けられ、厚み測定器10
の移動の際等の取扱いが容易に行えるようになってい
る。

【００１７】本体20の正面には、下側に二個の駆動ロー
ラ31が設けられ、上側に一個の転動ローラ41が設けられ
ている。駆動ローラ31はそれぞれ回転軸32に取付けら
れ、回転軸32は本体20に内蔵された図示しない伝達機構
を介して本体20上部のステップモータ33に連結され、互
いに同期して回転駆動される。駆動ローラ31の周面は断
面略Ｖ字状とされ、測定する円盤D の厚みが多少変化し
てもその周縁に係合して一定位置に支持可能である。

【００１８】転動ローラ41は支持体42に回転自在に支持
され、支持体42は本体20の正面に上下方向に配置された
一対のガイドレール43に沿って移動可能であり、図示し
ない締め付けねじ等によりガイドレール43の任意位置で
固定可能である。転動ローラ41は基本的に偏平な円筒状
であるが、奥側にテーパー状のフランジ部分を有し、測
定する円盤の周縁を円筒状部分に案内し、表面に接触す
ることなく円盤周縁に転動するようになっている。

【００１９】従って、各駆動ローラ31に円盤D の下側周
縁を係合支持させたうえ、転動ローラ41の位置を調整し
て円盤D の上側周縁に接触させることで、円盤D は駆動
ローラ31から離脱できなくなる。これらの駆動ローラ31
および転動ローラ41により保持手段が構成され、円盤D
は本体20の正面に沿った所定平面内に保持されるように
なっている。そして、駆動ローラ31ないしステップモー
タ33により駆動手段が構成され、円盤D は駆動ローラ31
の回転に伴って転動ローラ41と転動し、保持された所定
平面内で回転するようになっている。

【００２０】本体20の下部には本体20の正面に保持され
た円盤D を挟むように対向配置される一対のレーザ変位
計51, 52が設けられている。各レーザ変位計51, 52は、
それぞれ計測部53, 54からレーザビームを発射し、対象
物で反射されたレーザを計測することで対象物との距離
を計測可能な既存のものである。

【００２１】各レーザ変位計51, 52は、本体20の正面と
直交方向に設置されたガイド機構60に沿って移動可能で
あり、ガイド機構60の両端に設けられたマイクロメータ
ヘッド61, 62によって位置を精密に調整可能であり、計
測部53, 54の先端が本体20の正面に保持された円盤D の
表面または裏面と僅かな間隔をおいて対面保持されるよ
うになっている (図４参照）。

【００２２】前述した駆動ローラ31の回転軸32および転
動ローラ41のガイドレール43は同じ昇降フレーム71に設
置されている。昇降フレーム71は本体20の正面に沿って
昇降自在にガイドされ、本体20に内蔵された図示しない
伝達機構を介して本体20上部のステップモータ72の他方
で駆動され、本体20の正面に沿って昇降可能である。従
って、駆動ローラ31および転動ローラ41で保持された円
盤D も昇降フレーム71とともに昇降可能である。

【００２３】これらの昇降フレーム71およびステップモ
ータ72により径方向送り手段が構成され、円盤D は直下
で対向する各レーザ変位計51, 52に対して径方向に相対
移動され、各レーザ変位計51, 52の計測部53, 54は円盤
D の外周から中心まで任意の径方向位置に対面できるよ
うになっている (図３参照) 。

【００２４】このような本実施例においては、次のよう
な手順で円盤D の全面のわたって厚み測定を行う。先
ず、転動ローラ41を上方へ移動させておき、各駆動ロー
ラ31に円盤D を載置し、転動ローラ41を下降させて円盤
D の保持を行う。この際、円盤D の自重による撓みや保
持の安定状態に応じて、本体20の傾斜角度を調整してお
く。

【００２５】次に、駆動ローラ31を回転させて円盤D を
回転させるとともに、昇降フレーム71を下降させて円盤
D の外周部分をレーザ変位計51, 52の計測部53, 54間に
進入させる (図３のP1位置) 。この際、レーザ変位計5
1, 52の位置をそれぞれ調整し、各々の計測部53, 54と
円盤D との距離が円盤D の変形量より大きく、かつ過大
にならないように設定しておく。

【００２６】この状態でレーザ変位計51, 52の計測値を
読み取ることで前記P1位置の円盤Dの厚みが全周にわた
って測定される。つまり、レーザ変位計51による円盤D
の表面側との距離がX1、レーザ変位計52による円盤D の
裏面側との距離がX2、レーザ変位計51, 52の相対距離を
H とすれば、円盤D の厚みT は T=H-X1-X2で算出される
ことになる。さらに、駆動ローラ31の回転から円盤D の
回転角度位置を読み取れば、各測定厚みTの円盤D にお
ける位置が確定される。

【００２７】続いて、昇降フレーム71を所定ピッチづつ
下降させ、円盤D とレーザ変位計51, 52とを径方向に送
りながら、前述のような全周の厚み測定を行い、円盤D
の中心部分がレーザ変位計51, 52の計測部53, 54間に達
した状態 (図３のP2位置) で円盤D の全面にわたる厚み
測定が完了することになる。

【００２８】このような本実施例によれば、厚み測定を
レーザ変位計51, 52による非接触式で行えるとともに、
円盤D を回転させながらレーザ変位計51, 52と径方向に
相対移動させることで全面にわたって厚み測定を確実に
行うことができる。

【００２９】この際、レーザ変位計51, 52は円盤D との
距離が比較的大きくても測定が可能であり、円盤D に厚
み方向に大きな変形があっても接触することがなく、確
実に測定を行うことができる。また、レーザ変位計51,
52は円盤D の表裏面の空間座標の差から円盤D の厚みを
測定するものであり、円盤D の位置がレーザ変位計51,
52の何れかの側に偏ったとしても正確に厚みを測定する
ことができる。

【００３０】さらに、本体20の傾斜角度を調整すること
で、円盤Dの傾きを設定できるため、重力による撓み等
を受けないように測定を行うことができる。

【００３１】そして、二個の駆動ローラ31と一個の転動
ローラ41で円盤D を保持ないし駆動するようにしたた
め、円盤D の保持を確実かつ安定させることができると
ともに、転動ローラ41を位置調整可能としたため各種大
きさの円盤D に幅広く対応することができる。

【００３２】また、円盤D の周縁を保持するようにした
ため円盤D の表面を保持する必要がなく、かつ駆動ロー
ラ31の周面をＶ字状とするとともに転動ローラ41のフラ
ンジ部をテーパ状にして円盤D の表面との接触を避ける
ようにしたため、損傷による不都合を確実に回避するこ
とができる。

【００３３】ここで、前記実施例に基づいて構成された
円盤厚み測定器10による実際の測定について説明する。
レーザ変位計1, 52 としては波長780mm 、出力10mW程度
で、測定範囲1600μm、分解能 0.1μm のものを用い、
外径150mm 、内径35.4mmの光ディスク成形用スタンパの
測定を行った。その結果、厚みの平均値は301.26μm で
あったのに対し、10回測定時の分散はσ_n-1 ＝0.293 μ
m であった。この際、測定したスタンパは内周を基準と
して外周側が1.000 μm 程度変形しており、従来の厚み
計では測定範囲外であり、測定ができないものであっ
た。これらのことから、本実施例の円盤厚み測定器10に
よれば、従来の厚み計では測定困難な円盤についても確
実かつ正確な測定が行えることが判る。

【００３４】なお、本発明は前記実施例に限定されるも
のではなく、次に示すような変形なども本発明に含まれ
るものである。すなわち、前記実施例では本体20の下側
に二個の駆動ローラ31を設け、円盤Dの下側の支持およ
び駆動を行ったが、一方だけ駆動して他方は転動するも
のであってもよい。そして、駆動ローラ31は二個に限ら
ず、三個以上でもよく、要するに保持された円盤D を回
転できるように構成されていればよい。

【００３５】また、前記実施例では本体20の上側に一個
の転動ローラ41を設けたが、これは二個以上でもよい。
さらに、転動ローラ41は軸方向に位置調整可能としても
よく、円盤D の歪みが大きい場合など、転動ローラ41は
軸方向位置を随時調整することでレーザ変位計51, 52で
測定する部位を一定位置に保つことができる。

【００３６】そして、転動ローラ41の上下方向の移動範
囲は測定する円盤D に応じて適宜設定すればよく、駆動
ローラ31および転動ローラ41の材質、径、周面形状等も
測定する円盤D に応じて適宜設定すればよい。

【００３７】一方、レーザ変位計51, 52と円盤D とを径
方向に相対移動させる構成は、前記実施例のように駆動
ローラ31および転動ローラ41が一体に設けられた昇降フ
レーム71による円盤D 側の移動に限らず、レーザ変位計
51, 52側を移動させるようにしてもよい。

【００３８】また、レーザ変位計51, 52としてそれ自体
で円盤D の径方向に走査可能なものを用いれば、レーザ
変位計51, 52と円盤D との径方向の相対移動は省略する
ことができる。

【００３９】さらに、レーザ変位計51, 52の種類、各々
の相対位置調整を行う機構等は任意であり、実施にあた
って適宜選択すればよい。

【００４０】また、前記実施例では本体20を傾けること
で円盤D の重力に対する角度を調整できるようにした
が、その角度は垂直から水平までの90度に限らず、適宜
設定すればよく、特定の円盤D に対応すればよい場合に
は適宜角度で固定するようにしてもよい。ただし、光デ
ィスク成形用のスタンパ等に適用する場合には 5〜30度
程度に設定することが望ましい。

【００４１】その他、円盤厚み測定器10の各部の具体的
構造、材質等は任意であり、実施にあたって適宜設定す
ればよい。

【００４２】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
非測定式の厚み測定により円盤D を損傷することなく厚
み測定できるとともに、円盤D を回転させながら径方向
にレーザ変位計を相対移動させることで円盤D の全面に
わたって厚みを正確かつ確実に測定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す側面図。

【図２】同実施例を示す正面図。

【図３】同実施例の動作を示す概略正面図。

【図４】同実施例の動作を示す部分拡大側面概略図。

【符号の説明】

10 円盤厚み測定器 31 駆動手段を構成する駆動ローラ 41 保持手段を構成する転動ローラ 51, 52 レーザ変位計 71 径方向相対移動を行わせるための昇降フレーム D 円盤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚みを測定する円盤を所定平面内に保持
   する保持手段と、前記保持手段で保持された円盤を前記
   所定平面内で回転させる駆動手段と、前記円盤を挟むよ
   うに対向配置された前記円盤の径方向任意位置を計測可
   能な一対のレーザ変位計とを備えたことを特徴とする円
   盤厚み測定器。
2. 【請求項２】 請求項１に記載した円盤厚み測定器にお
   いて、前記保持手段は前記円盤の周縁に転動する複数の
   転動ローラを備え、前記駆動手段は前記円盤の周縁を周
   方向に駆動する少なくとも一個の駆動ローラを備えてい
   ることを特徴とする円盤厚み測定器。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載した円盤
   厚み測定器において、前記保持手段は前記円盤を保持す
   る所定平面の角度が略水平から略垂直まで任意に調整可
   能であることを特徴とする円盤厚み測定器。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３の何れかに記載
   した円盤厚み測定器において、前記円盤は光ディスク基
   板の製造に用いられる基板マスタ用スタンパであること
   を特徴とする円盤厚み測定器。