JP4406682B2 - 光ディスクの装着システム - Google Patents

Description

本発明は、円盤状ディスクの中央に設けられた中心孔をスピンドル先端のディスク載置面に設けられたテーパ部に嵌合してディスクをディスク載置面へ装着するディスクの装着システムに関し、特に、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯなどの光ディスクを光ディスク検査装置において光ディスクをディスク載置面に装着するための光ディスクの装着システムに関する。
また、上記の装着システムを用いた光ディスクの検査装置に関する。

ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯ等の光ディスクの良否を判定する際、再生ジッター値が重要となる。再生ジッター値とは、光ディスクに記録されたデータ再生時の電気信号の時間的揺らぎの指標であって、これが大きくなると記録したデータを正しく再生することができない。その原因として、光ディスクの反りや偏芯量などの特性が大きく影響する。これら特性の欠陥は、光ディスクの製造工程で発生し、その自重や、製造条件、特に、ＤＶＤレプリケーション張り合わせ工程で光ディスクそのものが微妙に反ってしまい、これが光ディスクの面振れ欠陥となって現れる。又、光ディスクの表面のコーティング状態が均一ではない場合、一定の反射率を示さないことがあり、これが原因で同様にデータを正しく再生することができなくなる。

従来、これらの光ディスク製品の品質を損なう欠陥は、光ピックアップを使用したオプチカルスタイラス法、あるいは、反射率計とレーザ変位計を組み合わせた検査法などにより評価されている。さらに、これらの検査法を改良するものとして、例えば特許文献１には、ビームスプリッタからのレーザ光の方向を変換して被検査物に対して照射するミラーと、被検査物から反射した反射光をビームスプリッタを介して受光しその受光位置及び反射光の受光量を検出する受光素子とを備えた光ディスク検査装置を用いたインライン検査法などの技術が開示されている。

このような光ディスク検査装置などにおける光ディスクのチャッキング技術に関連して、例えば、以下のようなものが知られている。
特許文献２には、回転軸の軸方向に可動であり、ターンテーブルのディスク載置面の中心部に突設されたディスクが嵌合されるテーパガイドと、ディスク載置面から突出する方向にテーパガイドに対して力を加えるコイルバネと、ディスク載置面に設けられた吸引口とにより、テーパガイドに嵌合してセンタリングされたディスクを吸引してディスク載置面にディスクを保持するようにしたディスクチャッキング装置が記載されている。

すなわち、光ディスクをスピンドルモータに装着（クランプ）するときには、スピンドルセンタと光ディスクの内径穴中心を極力一致させることが重要となるため、光ディスクのセンタリング機構が設けられている。センタリング機構として、スピンドルモータのディスククランプ部にはテーパ状のシリンダエアピンドル中心に組込まれている。この、テーパ状のシリンダはバネによりクランプ面に対して上下する構造になっている。テーパ状のシリンダにディスクを載せると、ディスクの中央の孔がテーパの途中でひっかかりクランプ面に対して浮いた状態になる。この状態で、ディスクを上から押しこむと、ディスクはテーパに沿いながらテーパ自身を押下げてクランプ面まで到達して、クランプ面の溝から真空吸着することにより、スピンドルに固定されるようになっている。
特開２００３−１３２５９１号公報 特開２００５−１４９６８３号公報

しかしながら、前記特許文献２に記載のディスクチャッキング装置は、光ディスクがロボットアームを介してディスク載置面に装着する際に、光ディスクを把持するロボットアームと光ディスクのセンタリング機構における力のアンバランスなどによって光ディスクが傾斜配置され、これによってその測定精度を適正に確保できないという問題があった。

すなわち、このような光ディスクの搬送は、ロボットのアームの先端に真空吸着のパッド（３点）を取り付けて、光ディスクのクランプ面を吸着して行うが、ロボットアームエアピンドル上部までディスクを運び、そのままスピンドルのクランプ面までディスクを押し下げた場合、ロボットアームがディスクを保持（真空吸着）している力が、テーパードコーンのバネの力より強く、ディスクがテーパに沿うことなくクランプされて適正にセンタリングされない場合がある。このためにディスクの搬送工程において、ディスクとロボットアームの位置精度が保証されない（ロボットアームが常にディスクの中心をクランプしているとは限らない）。したがって、ロボットアームが、一気にクランプ面まで押し下げるのではなく、一度テーパに載せてからディスクをリリースして、上からクランプ面まで押す（吸着せずに）方法も考えられるが、既存のラインでは、ロボットの動作はカム式の駆動方式が多く、ロボットのシーケンスを簡単に変えることができないという問題があった。

また、ロボットのシーケンス変更が無理な場合には、ロボットアームとは別にディスクをクランプ面に押しつけるプッシャー装置を別途とりつけることも可能であるが、取り付けスペースの問題（ロボットアームは邪魔になる）や、プッシャー装置の動作時間が計測時間に影響して、タクトタイムが長くなって測定作業性が低下するという問題があった。

本発明は前記従来の課題を解決するためになされたもので、光ディスクなどの円盤状ディスクをディスク搬送ロボットのロボットアームを介してディスク載置面に装着する際に、傾斜配置されたディスクをその正規位置に確実かつ迅速に装着できるディスクの装着システムを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、光ディスクなどの円盤状ディスクをディスク搬送ロボットのロボットアームを介してディスク載置面に装着する際に、傾斜配置されたディスクをその正規位置に確実かつ迅速に装着してその測定精度を確保することができ、測定の信頼性と作業性に優れるとともに、シーケンス変更などの設備負荷を要しない光ディスクの検査装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１のディスクの装着システムは、円盤状ディスクの中央に設けられた中心孔をスピンドル先端のディスク載置面に設けられたテーパ部に嵌合して前記ディスクを前記ディスク載置面へ装着するディスクの装着システムであって、装着される前記ディスクの上面をエア吸引ノズルにより吸着把持して前記テーパ部上に搬送するディスク搬送ロボットのロボットアームと、前記ロボットアームのエア吸引ノズルから前記テーパ部に解放投下された前記ディスクの上面に圧縮エアを噴射してその下面を前記ディスク載置面に圧着させるエア噴射ノズルと、前記テーパ部に嵌合して前記ディスク載置面に圧着された前記ディスクの下面を吸着固定するエア吸着部と、を有することを特徴とする。
請求項２のディスクの装着システムは、請求項１において、前記円盤状ディスクがＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯなどの光ディスクであることを特徴とする。
本発明の請求項３の光ディスクの検査装置は、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯなどの光ディスクの中央に設けられた中心孔をスピンドル先端のディスク載置面に設けられたテーパ部に嵌合して前記ディスクを前記ディスク載置面へ装着して光ディスク面にレーザ光を照射してその反射挙動のデータにより前記光ディスクの偏芯、外観などを検査する光ディスク検査装置であって、検査される前記光ディスクの上面をエア吸引ノズルにより吸着把持して前記テーパ部上に搬送するディスク搬送ロボットのロボットアームと、前記ロボットアームのエア吸引ノズルから前記テーパ部に解放投下された前記光ディスクの上面に圧縮エアを均一に噴射してその下面を前記ディスク載置面に圧着させるエア噴射ノズルと、前記テーパ部に嵌合して前記ディスク載置面に圧着された前記光ディスクの下面を吸着固定するエア吸着部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、ロボットアームのエア吸引ノズルからテーパ部に解放投下された光ディスクの上面に圧縮エアを均一に噴射してその下面をディスク載置面に圧着させるとともに、ディスク載置面に圧着された光ディスクの下面を吸着固定するので、光ディスクをその正規位置に確実かつ迅速に位置付けることができる。したがって、光ディスクの偏芯検査などにおける測定精度と信頼性を高めることができるとともに、タクトタイムを短縮して測定の作業性や経済性にも優れた光ディスクの装着システムを提供することができる。

本実施形態の光ディスク（以下の説明では、ディスクとして光ディスクを例にとって説明する）の装着システムは、装着される光ディスクの上面をエア吸引ノズルにより吸着把持してスピンドル先端のディスク載置面に設けられたテーパ部上に搬送するロボットアームと、前記テーパ部に解放投下された前記光ディスクの上面に圧縮エアを均一に噴射させる複数のエア噴射ノズルと、前記テーパ部に嵌合した前記光ディスクの下面を吸着固定するエア吸着部と、を有する。
これによって、光ディスクをロボットアームを介して光ディスク検査装置のディスク載置面に装着する際に、光ディスクをその正規位置に確実かつ迅速に保持させてその測定精度を確保することができる。また、エア噴射ノズルは小型化でき、しかも機械的構成が簡単であるため既存の部材と干渉することなく容易に配置できるとともに、ロボットアームのシーケンス変更などを必要としないので汎用性と経済性にも優れている。

光ディスクは、ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯなどの円盤状の記憶記録型メディアである。そのディスク中央に設けられた中心孔が光ディスク検査装置のスピンドル先端のディスク載置面に設けられたテーパ部に嵌合される。こうして前記スピンドルを回転させて光ディスク面にレーザ光を照射してその反射挙動のデータに基づいて、この光ディスクの、偏芯、外観などが検査される。

ディスク搬送ロボットのロボットアームは、サーボモータなどによってその先端の軌跡を制御するようにした装置であって、一般的な多関節型のものなどを適用することができる。なお、ロボットアームはディスクの装着システムを駆動させる制御部によって制御することもできるようになっている。このロボットアームの先端には光ディスクの上面を吸着把持するための複数個のエア吸引ノズルが、例えば、正三角形状の各３頂点に位置するように配置されている。

エア噴射ノズルは、駆動されるロボットアームの先端などに固定配置されるか、又はスピンドル先端のディスク載置面に対向する位置に固定して設けられている。

エア吸着部は、テーパ部に嵌合した光ディスクの下面を吸着固定するための吸着孔であって、ディスク載置面の中央を中心とする円周上などに配置され、吸引ポンプなどを介してエア吸着部から空気を吸引して光ディスクをディスク載置面に固定維持する機能を有している。

なお、前記ロボットアーム及び、そのエア吸引ノズル、エア噴射ノズル、エア吸着部の動作は、ディスクの装着システムを管理する制御部によって制御され、ロボットアームにより、例えば光ディスク検査装置に供給される光ディスクの各検査が一連のフローによりプログラム処理されるようになっている。

（実施の形態）
図１（ａ）は本発明の実施形態に係るディスクの装着システムの模式断面図であり、図１（ｂ）はその平面図である。
図１に示すように、本実施形態のディスクの装着システム１０は、スピンドル１１ａを回転させてそのディスク載置面１１ｂのテーパ部１１ｃに嵌合配置された光ディスクＨの特性データをレーザ照射測定部１１ｄを介して測定するための光ディスク検査装置１１と、検査される光ディスクＨの上面をエア吸引ノズル１２ａにより吸着把持してテーパ部１１ｃ上に搬送するためのディスク搬送ロボットのロボットアーム１２と、ロボットアーム１２のエア吸引ノズル１２ａからテーパ部１１ｃに解放投下された光ディスクＨの上面に圧縮エアを噴射するためのエア噴射ノズル１３と、ディスク載置面１１ｂに圧着された光ディスクＨの下面を吸着固定するためのエア吸着部１４と、光ディスク検査装置１１を制御する制御部１５と、を有している。

本実施の形態では、ロボットアーム１２は図示しないディスク搬送ロボットに設けられて駆動される幅約５０〜７０ｍｍの矩形板状などの形状を有しており、ロボットアーム１２の先端にエア吸引ノズル１２ａが正三角形の３頂点にそれぞれ位置するように下向きに配置されている。なお、エア吸引ノズルの配置数は３基に限定されるものでなく、例えば４基又は５基のエア吸引ノズルを正四角形や正五角形などの各頂点となるような位置に配置してディスクを吸着把持する際の安定性などを高めることもできる。
また、エア吸引ノズル１２ａの先端にはその直径が２〜１０ｍｍのゴム製などの吸着パッドが設けられており、真空ポンプを駆動させて光ディスクを吸着把持することができるようになっている。

エア噴射ノズル１３は、そのエア噴射口がディスク載置面１１ｂのテーパ部１１ｃに装着されたディスクＨの上方約８０ｍｍの位置に配設され、エア噴射ノズル１３はその直径が約６０ｍｍの水平円周上を３等分する位置に１基ずつ３基がそれぞれ下向きに配設されている。
このエア噴射ノズル１３には、図示しないエアコンプレッサなどの空圧源から直径約４ｍｍのエアチューブを介して約０．５ＭＰａの圧縮空気が供給されるとともに、必要に応じてエアチューブに流量調整弁などを設けてエア流量の調整を可能にすることができる。また、エア噴射ノズル１３の先端にはワンタッチで着脱可能なワンタッチ継手を介してＭ３規格のねじなどを備えたノズル部が取り付けられるようにして、エアー回路のメンテナンスを容易にすることもできる。
なお、エア噴射ノズル１３の設置数は前記エア吸引ノズル１２ａの場合と同様に３基以上を配置することができる。

エア吸着部１４は、テーパ部１１ｃの下部から水平に延設されたディスク載置面１１ｂを、円周方向に等分するようにエア吸着部１４が設けられ、図示しない吸引ポンプなどを駆動させてエアを吸引して光ディスクＨをディスク載置面に吸着固定するようになっている。

エア吸引ノズル１２ａ及び、エア噴射ノズル１３、エア吸着部１４にはそれぞれのエア量を制御するための電磁バルブＶが設けれ、制御部１５を介して所定のタイミングでその開閉動作が行われるようになっている。エア噴射ノズル１３の噴射圧力としては、例えば０．５ＭＰａ程度のものである。また、エア噴射ノズル１３の個数としては、ディスクに対し均等に噴射圧を加えるように、ディスクの中心孔を中心に等角に配分して配設された３〜４個が望ましい。図１では、エア噴射ノズル１３の個数が３の場合を示している。
制御部１５は、ディスク搬送ロボットの移動及び、ロボットアーム１２への光ディスクＨの把持、リリースなどの動きを制御する。そして、制御部１５により制御されるレーザ照射測定部１１ｄを用いて、ディスク載置面１１ｂに装着されてスピンドル１１ａを介して回転される光ディスＨにレーザ光を照射する。この光ディスクＨからの反射光をビームスプリッタやコリメートレンズなどを介して受光部で検知し、この反射データに基づいて、制御部１５は、光ディスクＨの偏芯量や外観などに関わる情報を取得することができる。

制御部１５により制御されるレーザ照射測定部１１ｄは、レーザ光源、コリメートレンズ、ビームスプリッタ、ミラー、受光部などを有して構成される。レーザ光源から垂直方向に照射されたレーザ光は、コリメートレンズによってコリメーション（平行光線束化）され、ピンホールでφ１ｍｍ程度の平行スポットレーザ光となる。平行スポットレーザ光はビームスプリッタで反射されて進行方向を水平方向に変えられ、１／４波長板を通過して円偏波のφ１ｍｍのスポット状平行レーザ光となる。こうして、スポット状平行レーザ光は、スピンドル１１ａにより回転可能に支持された光ディスクＨの下部に固定設置されたミラーに照射される。なお、ミラーは光ディスクＨの径方向に移動可能になっており、このミラーを駆動させることによって光ディスクＨの径方向のデータを取得することもできるようになっている。

こうして、光ディスクＨ表面に対し直角に入射したスポット光は、反射スポット光となって、元の光路をたどりミラー表面で水平方向に進行方向を変えられ、１／４波長板及びビームスプリッタを通過してコリメートレンズの後部に設置されている受光素子（ＰＳＤ）表面に結像する。この受光素子は、２次元位置検出用の位置検出器であり、一種のオートコリメーターを構成し、光ディスクの偏芯の検査の際などに用いられる。

図２は本実施形態に係るディスクの装着システムの操作方法のフロー図であり、図３はその説明図である。
図２に示すように、最初のステップＳ１では、光ディスク検査装置１１の制御部１５はロボットアーム１２を操作するディスク搬送ロボットへ検査可能信号を出力する。これによりロボットアーム１２のエア吸引ノズル１２ａに吸引された光ディスクＨの光ディスク検査装置１１への搬送準備が完了する（図３（ａ）参照）。

次のステップＳ２では、光ディスクＨを吸着保持するロボットアーム１２をスピンドル１１ａ上部に移動させ（図３（ｂ））、エア吸引ノズル１２ａの電磁バルブＶなどを操作して、光ディスクＨを光ディスク検査装置１１のスピンドル１１ａに置いた状態で退避する。このとき光ディスクＨはコーン状のテーパ部１１ｃにのせただけの状態であり、スピンドル１１ａのディスク載置面１１ｂに対して傾斜した状態に保持されることがある（図３（ｃ）参照）。

ステップＳ３では、エア噴射ノズル１３の電磁バルブＶを操作して光ディスクＨへのエアブローを開始する。これによって、テーパーコーンの途中に仮置き状態にされていた光ディスクＨは図３（ｄ）に示すようにエアブローによりクランプ面（ディスク載置面１１ｂ）まで押下げられる。

ステップＳ４では、ディスク載置面１１ｂに設けられたエア吸着部１４の電磁バルブＶを開放させるための吸着指令を光ディスク検査装置１１に出力する。これによって、光ディスクＨの吸着が開始される（ステップＳ５）。
ステップＳ６では、ディスク載置面１１ｂに設けた真空センサにより光ディスクＨがディスク載置面１１ｂに確実にクランプされたかを否かを確認し、ディスク搬送ロボットヘクランプＯＫ／ＮＧ信号を出力する。

ステップＳ７では、エアーブローを停止して、ステップＳ８に移行する。続くステップＳ８では、クランプ状態がＯＫならば光ディスク検査装置１１へ検査開始指令を出力する。一方、ここでクランプ状態がＮＧならば検査装置へ吸着解除指令を出力するステップＳ１３に移行する。
こうして、クランプ状態がＯＫの場合のステップＳ９では、図３（ｅ）に示すように、制御部１５がレーザ照射測定部１１ｄを制御して光ディスクＨの検査を開始する。

ステップＳ１０では、検査結果ＯＫ／ＮＧと共に検査完了信号を出力する。ステップＳ１１では、検査が終わった光ディスクを搬出する為に、ロボットアーム１２をディスク載置面１１ｂに載置された光ディスクＨまで降下させて光ディスクＨをエア吸引ノズル１２ａでホールドする（図３（ｆ）参照）。
ステップＳ１２では、光ディスク検査装置１１に吸着解除信号を出力する（ステップＳ１３）。続くステップＳ１４では、ディスク搬送ロボットのロボットアーム１２に設けられたエア吸引ノズル１２ａを制御する電磁バルブＶに吸着解除信号を出力して光ディスクＨの搬出を行う（ステップＳ１５）。

以上の説明のように、ステップＳ１〜Ｓ１５の操作によって、光ディスクＨをディスク搬送ロボットのロボットアーム１２を介して光ディスク検査装置１１のディスク載置面１１ｂに装着する際に、機械的振動を軽減しながら傾斜配置された光ディスクＨをその正常な位置に確実かつ迅速に装着させてその検査精度を確保することができる。
さらにエア噴射ノズルを電磁バルブで制御して、その制御系を容易に構成できるので、メンテナンスが容易である。また、光ディスクを直接的に操作する従来のプッシャー装置のように、下げて上げる手間がなく、一回エアブローするだけの操作でディスクを完全に装着できるので、タクト的にも有利である。

こうして、ディスクの装着システム１０を、光ディスク製造のレプリカ作成工程、記録層形成、保護膜形成などの各工程に適用して、偏芯・外観等についての全数検査を、インラインで高速に行うことができる。
さらに、シーケンス変更などの大がかりな設備付加を要せず空気圧制御を適用できるためその制御系統を簡略化できるために保守性や経済性にも優れている。加えて、高速化が進む光ディスクの検査において、サブミクロン単位での高精度が要求されるフォーカスサーボトラッキングを安定化させて、光ディスク製品の精度維持管理における信頼性を高めることができる。

なお、本発明は以上説明したように、スピンドル先端のテーパ部に解放投下された光ディスクの上面に圧縮エアを均一に噴射してその下面をディスク載置面に確実に圧着させることを要旨とするものであって、本実施の形態のものに限定されるものではない。例えば本実施の形態では、エア噴射ノズルをスピンドル上部に固定配置しているが、ロボットアーム側に取り付けるようにしてもよい。また、ロボットアームのエア吸引ノズルをエア噴射ノズルと兼用するようにエアの排気吸気系を構成して、これらのノズル配置に関わるスペースをコンパクトにすることも可能である。

（ａ）ディスクの装着システムの模式断面図である。（ｂ）その平面図である。 ディスクの装着システムの操作方法のフロー図である。 ディスクの装着システムの操作方法の説明図である。

符号の説明

１０ ディスクの装着システム
１１ 光ディスク検査装置
１１ａ スピンドル
１１ｂ ディスク載置面
１１ｃ テーパ部
１１ｄ レーザ照射測定部
１２ ロボットアーム
１２ａ エア吸引ノズル
１３ エア噴射ノズル
１４ エア吸着部
１５ 制御部
Ｈ 光ディスク
Ｖ 電磁バルブ

Claims (3)

1. 円盤状ディスクの中央に設けられた中心孔をスピンドル先端のディスク載置面に設けられたテーパ部に嵌合して前記ディスクを前記ディスク載置面へ装着するディスクの装着システムであって、
   装着される前記ディスクの上面をエア吸引ノズルにより吸着把持して前記テーパ部上に搬送するディスク搬送ロボットのロボットアームと、
   前記ロボットアームのエア吸引ノズルから前記テーパ部に解放投下された前記ディスクの上面に圧縮エアを噴射してその下面を前記ディスク載置面に圧着させるエア噴射ノズルと、
   前記テーパ部に嵌合して前記ディスク載置面に圧着された前記ディスクの下面を吸着固定するエア吸着部と、を有することを特徴とするディスクの装着システム。
2. 前記円盤状ディスクがＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯなどの光ディスクであることを特徴とする請求項１のディスクの装着システム。
3. ＣＤ、ＤＶＤ、ＭＯなどの光ディスクの中央に設けられた中心孔をスピンドル先端のディスク載置面に設けられたテーパ部に嵌合して前記ディスクを前記ディスク載置面へ装着して光ディスク面にレーザ光を照射してその反射挙動のデータにより前記光ディスクの偏芯、外観などを検査する光ディスク検査装置であって、
   検査される前記光ディスクの上面をエア吸引ノズルにより吸着把持して前記テーパ部上に搬送するディスク搬送ロボットのロボットアームと、
   前記ロボットアームのエア吸引ノズルから前記テーパ部に解放投下された前記光ディスクの上面に圧縮エアを均一に噴射してその下面を前記ディスク載置面に圧着させるエア噴射ノズルと、
   前記テーパ部に嵌合して前記ディスク載置面に圧着された前記光ディスクの下面を吸着固定するエア吸着部と、
   を有することを特徴とする光ディスクの検査装置。
   

Images