JP2010055726A - Machining device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は加工装置に関し、特に、ヒートモード型記録材料層を有する加工対象部材に加工を行う加工装置に関する。 The present invention relates to a processing apparatus, and more particularly to a processing apparatus for processing a member to be processed having a heat mode type recording material layer.
従来から、加工対象物にレーザ光を照射して、この加工対象物に所定のパターンを形成する加工装置が知られている。
このような加工装置としては、直交する2つのスライダを駆動してXYテーブル上に載置された加工対象物をX方向及びY方向へ移動させることで加工を行う方法や、回転体と光学系を組み合わせて回転体によって加工対象物を回転させながらレーザ加工を行う方法等が知られている。これらの中でも、高精度な加工を目的として、加工対象物を回転させながらレーザ加工を行う方法を用い、レーザ光のビームスポットの光強度分布を調整することで、加工対象物にビームスポットの径以下の微細パターンを形成する方法や、記録用レーザ光を照射することで形成対象の凹凸パターンに対応する微細パターンを形成する技術等が開示されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)
2. Description of the Related Art Conventionally, there is known a processing apparatus that irradiates a processing target with laser light and forms a predetermined pattern on the processing target.
Examples of such a processing apparatus include a method of processing by driving two orthogonal sliders to move a processing object placed on an XY table in the X direction and the Y direction, and a rotating body and an optical system. There is known a method of performing laser processing while rotating an object to be processed by a rotating body in combination. Among these, for the purpose of high-precision processing, the method of performing laser processing while rotating the workpiece, and adjusting the light intensity distribution of the beam spot of the laser beam, the diameter of the beam spot on the workpiece. A method for forming the following fine pattern, a technique for forming a fine pattern corresponding to a concavo-convex pattern to be formed by irradiating a recording laser beam, and the like are disclosed (for example, see
このような微細パターンの形成される加工対象物としては、様々な物へ展開がなされており、また、微細パターンの形成にヒートモード型の記録材料層が選択される場合もある。このヒートモード型の記録材料層は、照射による光熱変換により、物理的変化あるいは化学的変化を引き起こすことで所望のパターンが形成される層であり、照射の速度が遅くなると発生した熱が散逸し、より多くの照射エネルギーが必要になる低照度不軌特性(低照度、長時間照射ほど、感光材料の感度が低下する特性)を有している。したがって、ヒートモード型記録材料層に照射によりパターンを形成(記録)する場合には、短時間照射で高速に形成を行うことが望まれている。
本発明は、上記従来の課題を解決することを目的としてなされたものであり、本発明は、ヒートモード型記録材料層を有する加工対象部材に高速にパターン照射を行うことが可能な加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made for the purpose of solving the above-described conventional problems, and the present invention provides a processing apparatus capable of performing pattern irradiation at high speed on a processing target member having a heat mode type recording material layer. The purpose is to provide.
上記目的は、以下に示す本発明により達成される。
すなわち、
<1> 少なくとも記録用レーザ光の照射により発生した熱により情報の記録されるヒートモード型記録材料層を有する加工対象部材を回転させる回転手段と、
前記回転手段により回転される前記加工対象部材の回転中心を通る直線上に配列され、前記加工対象部材の前記回転中心からの半径方向距離の互いに異なる領域へ記録用レーザ光を照射する複数の照射手段と、
を備えた加工装置である。
The above object is achieved by the present invention described below.
That is,
<1> Rotating means for rotating a member to be processed having a heat mode type recording material layer in which information is recorded by heat generated by irradiation of at least a recording laser beam;
A plurality of irradiations that irradiate recording laser beams onto regions that are arranged on a straight line passing through the rotation center of the processing target member rotated by the rotating means and that have different radial distances from the rotation center of the processing target member. Means,
Is a processing apparatus.
<2> 前記複数の照射手段は所定間隔で配列され、該所定間隔は、前記加工対象部材の予め定められた加工対象領域における前記回転中心を中心とする半径方向の一端部から他端部までの距離を、前記照射手段の数で除算した値であることを特徴とする上記<1>に記載の加工装置である。 <2> The plurality of irradiation means are arranged at predetermined intervals, and the predetermined intervals are from one end portion in the radial direction centered on the rotation center in the predetermined processing target region of the processing target member to the other end portion. Is a value obtained by dividing the distance by the number of the irradiation means.
<3> 前記回転手段により回転されている前記加工対象部材上に前記複数の照射手段の各々によって、予め定められた形成対象パターンに応じた形成パターンを形成したときに、該複数の照射手段の各々によって形成された形成パターンの大きさ及び形状が互いに同一となるように、前記複数の照射手段の各々から照射される記録用レーザ光の照射時間及び照射強度を制御する制御手段を備えた上記<1>または上記<2>に記載の加工装置である。 <3> When a formation pattern corresponding to a predetermined formation target pattern is formed on each of the plurality of irradiation units on the processing target member rotated by the rotation unit, the plurality of irradiation units The above-mentioned control means for controlling the irradiation time and the irradiation intensity of the recording laser light emitted from each of the plurality of irradiation means so that the size and shape of the formation pattern formed by each of them are the same. It is a processing apparatus as described in <1> or said <2>.
<4> 前記複数の照射手段の各々に対応して設けられ、照射波形を生成する複数の照射波形生成手段と、
前記複数の照射手段の各々に対応して設けられ、同期信号を生成する複数の同期信号生成手段と、
を備え、
前記複数の照射手段は、対応する前記同期信号生成手段から入力された同期信号に同期させて、対応する前記照射波形生成手段から入力された照射波形に応じた強度及び照射時間の記録用レーザ光を照射し、
前記制御手段は、前記複数の照射手段の内の1つを基準照射手段として該基準照射手段に出力する同期信号を基準同期信号として予め定め、該基準同期信号を該基準照射手段に出力するように前記同期信号発生手段を制御すると共に、該基準照射手段との距離に応じて該距離が外周側へ向かって大きくなるほど前記同期信号の周波数が高くなり、内周側へ向かって大きくなるほど前記同期信号の周波数が低くなるように前記同期信号生成手段を制御することによって、前記複数の照射手段の各々から照射される前記記録用レーザ光の照射時間を各照射手段毎に制御することを特徴とする上記<3>に記載の加工装置である。
<4> A plurality of irradiation waveform generating means provided corresponding to each of the plurality of irradiation means and generating an irradiation waveform;
A plurality of synchronization signal generating means provided corresponding to each of the plurality of irradiation means and generating a synchronization signal;
With
The plurality of irradiation means are synchronized with the synchronization signal input from the corresponding synchronization signal generation means, and the recording laser light of intensity and irradiation time according to the irradiation waveform input from the corresponding irradiation waveform generation means Irradiate
The control means predetermines a synchronization signal to be output to the reference irradiation means as one of the plurality of irradiation means as a reference irradiation means, and outputs the reference synchronization signal to the reference irradiation means. The synchronizing signal generating means is controlled at the same time, and the frequency of the synchronizing signal increases as the distance increases toward the outer peripheral side according to the distance from the reference irradiation means, and the synchronizing signal increases as the distance increases toward the inner peripheral side. By controlling the synchronization signal generating means so that the frequency of the signal is lowered, the irradiation time of the recording laser light emitted from each of the plurality of irradiation means is controlled for each irradiation means. The processing apparatus according to <3>.
<5> 前記照射波形によって示される最小照射強度に対する最大照射強度の比を調整する照射強度調整手段を備え、
前記制御手段は、前記複数の照射手段の内の1つを基準照射手段として定め、基準照射手段との距離に応じて該距離が外周側へ向かって大きくなるほど前記照射波形によって示される最小照射強度に対する最大照射強度の比が小さくなり、該距離が内周側へ向かって大きくなるほど前記照射波形によって示される最小照射強度に対する最大照射強度の比が大きくなるように、前記照射強度調整手段を制御することによって、前記記録用レーザ光の照射強度を各照射手段毎に制御することを特徴とする上記<4>に記載の加工装置である。
<5> An irradiation intensity adjusting means for adjusting a ratio of the maximum irradiation intensity to the minimum irradiation intensity indicated by the irradiation waveform,
The control means defines one of the plurality of irradiation means as a reference irradiation means, and the minimum irradiation intensity indicated by the irradiation waveform as the distance increases toward the outer peripheral side according to the distance from the reference irradiation means. The irradiation intensity adjusting means is controlled so that the ratio of the maximum irradiation intensity with respect to the minimum irradiation intensity indicated by the irradiation waveform increases as the ratio of the maximum irradiation intensity with respect to decreases and the distance increases toward the inner periphery. Thus, the processing apparatus according to <4>, wherein the irradiation intensity of the recording laser beam is controlled for each irradiation unit.
<6> 前記複数の照射手段を、前記加工対象部材の内周側から外周側に向かって、または、該加工対象部材の外周側から内周側に向かって相対的に移動させる移動手段を備え、
前記照射手段は、
レーザ光を出射する光源と、
該光源から出射されたレーザ光を少なくとも前記記録用レーザ光と、前記加工対象部材上の反射率を検出するための検出用レーザ光と、に分岐する分岐手段と、
前記検出用レーザ光の前記加工対象部材による反射光の光量変化を検出する検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記加工対象部材上において記録済領域が検出されたときに、前記複数の照射手段を前記記録領域が検出されない領域まで移動させるように前記移動手段を制御することを特徴とする上記<1>〜<5>の何れか1つに記載の加工装置である。
<6> A moving unit that relatively moves the plurality of irradiation units from the inner peripheral side of the processing target member toward the outer peripheral side or from the outer peripheral side of the processing target member toward the inner peripheral side. ,
The irradiation means includes
A light source that emits laser light;
Branching means for branching the laser beam emitted from the light source into at least the recording laser beam and a detection laser beam for detecting a reflectance on the processing target member;
Detecting means for detecting a change in the amount of reflected light from the processing target member of the laser beam for detection;
With
The control means is configured to move the plurality of irradiation means to an area where the recording area is not detected when a recorded area is detected on the processing target member based on a detection result by the detection means. It is a processing apparatus as described in any one of said <1>-<5> characterized by controlling a moving means.
<7> 前記分岐手段によって分岐された前記記録用レーザ光と、前記検出用レーザ光と、が、前記加工対象部材の半径方向に所定間隔を開けて照射されるように集光させる集光手段を備えたことを特徴とする上記<6>に記載の加工装置である。 <7> Condensing means for condensing the recording laser light branched by the branching means and the detection laser light so as to be irradiated at a predetermined interval in the radial direction of the workpiece. The processing apparatus according to <6>, further comprising:
<8> 前記分岐手段は、前記光源から出射されたレーザ光を少なくとも1または複数のレーザ光と、少なくとも1または複数の検出用レーザ光と、に分岐することを特徴とする上記<6>または上記<7>に記載の加工装置である。 <8> The above <6>, wherein the branching unit branches the laser beam emitted from the light source into at least one or more laser beams and at least one or more detection laser beams. It is a processing apparatus as described in said <7>.
本発明の加工装置によれば、ヒートモード型記録材料層を有する加工対象部材に高速にレーザスポット径以下のパターンを含む照射パターンを書込可能な加工装置が提供される。 According to the processing apparatus of the present invention, there is provided a processing apparatus capable of writing an irradiation pattern including a pattern equal to or smaller than the laser spot diameter on a processing target member having a heat mode type recording material layer.
(第1の実施の形態)
本実施の形態の加工装置90(図3参照)は、1枚のディスク状の加工対象物33に記録用レーザ光を照射することで、加工対象物33にパターンとしてのピットPを形成する。
(First embodiment)
The processing apparatus 90 (see FIG. 3) of the present embodiment forms pits P as a pattern on the
この加工対象物33は、一枚のディスク状(円盤状)とされており、図1に示すように、基板33A上に、記録材料層33Bの積層された構成とされている。なお、本実施の形態では、加工対象物33は、基板33A上に記録材料層33Bの積層された構成とされている場合を説明するが、本実施の形態の加工装置90で用いられる加工対象物33としては、少なくとも詳細を後述する記録材料層33Bが設けられた構成であればよく、記録材料層33Bのみの構成であってもよいし、また、記録材料層33Bに、その他の層がさらに積層された構成であってもよい。
The
記録材料層33Bは、構成材料の光吸収による発熱によって変形することでピットP(図2参照)の形成される層であって、記録用レーザ光が照射されることで照射された領域における光熱変換による物性変化により記録のなされる層である。このピットPとは、記録材料層33Bに形成される凹部である。
The
すなわち、記録材料層33Bは、強い光の照射により光が熱に変換されてこの熱により材料が形状変化して凹部(ピットP)を形成することが可能な層であり、いわゆるヒートモード型の記録材料の層である。このような記録材料は、従来、光記録ディスクなどの記録層に多用されており、たとえば、シアニン系、フタロシアニン系、キノン系、スクワリリウム系、アズレニウム系、チオール錯塩系、メロシアニン系などの記録材料が用いられる。
That is, the
本実施の形態における記録材料層33Bは、色素を記録物質として含有する色素型とすることが好ましい。
従って、記録材料層33Bに含有される記録物質としては、色素等の有機化合物が挙げられる。なお、記録材料層33Bの材料としては、有機材料に限られず、無機材料または無機材料と有機材料の複合材料が使用される。ただし、有機材料であると、成膜をスピンコートにより容易にでき、転移温度が低い材料を得にくいため、有機材料を採用するのが好ましい。また、有機材料の中でも、光吸収量が分子設計で制御可能な色素を採用するのが好ましい。
The
Accordingly, the recording material contained in the
ここで、記録材料層33Bの好適な例としては、メチン色素(シアニン色素、ヘミシアニン色素、スチリル色素、オキソノール色素、メロシアニン色素など)、大環状色素(フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素、ポリフィリン色素など)、アゾ色素(アゾ金属キレート色素を含む)、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、1−アミノブタジエン誘導体、桂皮酸誘導体、キノフタロン系色素などが挙げられる。
Here, suitable examples of the
中でも、レーザ光により一回限りの情報の記録が可能な、色素型の記録材料層33Bであることが好ましい。有機物の記録材料は、溶剤に溶かしてスピンコートやスプレー塗布により膜を形成することができるので、生産性に優れるからである。かかる色素型の記録材料層33Bは、記録波長領域に吸収を有する色素を含有していることが好ましい。特に、光の吸収量を示す消衰係数kの値は、その上限が、10以下であることが好ましく、5以下であることがより好ましく、3以下であることがさらに好ましく、1以下であることが最も好ましい。その理由は、消衰係数kが高すぎると、記録材料層33Bの光の入射側から反対側まで光りが届かず、不均一なピットPが形成されるからである。また、消衰係数kの下限値は、0.0001以上であることが好ましく、0.001以上であることがより好ましく、0.1以上であることがさらに好ましい。その理由は、消衰係数kが低すぎると、光吸収量が少なくなるため、その分大きなレーザパワーが必要となり、加工速度の低下を招く場合があるからである。
Among these, the dye-type
なお、記録材料層33Bは、上記したように記録波長において光吸収があることが必要であり、このような観点から、レーザ光を出射する光源(後述するレーザダイオード53に相当する(図6参照))の波長に応じて適宜色素を選択したり、構造を改変したりすることができる。
例えば、レーザ光源の発振波長が780nm付近であった場合、ペンタメチンシアニン色素、ヘプタメチンオキソノール色素、ペンタメチンオキソノール色素、フタロシアニン色素、ナフタロシアニン色素等から選択することが有利である。
The
For example, when the oscillation wavelength of the laser light source is around 780 nm, it is advantageous to select from pentamethine cyanine dye, heptamethine oxonol dye, pentamethine oxonol dye, phthalocyanine dye, naphthalocyanine dye, and the like.
また、光源の発振波長が660nm付近であった場合には、トリメチンシアニン色素、ペンタメチンオキソノール色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ピロメテン錯体色素等から選択することが有利である。 When the oscillation wavelength of the light source is around 660 nm, it is advantageous to select from trimethine cyanine dye, pentamethine oxonol dye, azo dye, azo metal complex dye, pyromethene complex dye, and the like.
さらに、光源の発振波長が405nm付近であった場合には、モノメチンシアニン色素、モノメチンオキソノール色素、ゼロメチンメロシアニン色素、フタロシアニン色素、アゾ色素、アゾ金属錯体色素、ポルフィリン色素、アリリデン色素、錯体色素、クマリン色素、アゾール誘導体、トリアジン誘導体、ベンゾトリアゾール湯ウド婦体、1−アミノブタジエン誘導体、キノフタロン系色素などから選択することが有利である。 Further, when the oscillation wavelength of the light source is around 405 nm, monomethine cyanine dye, monomethine oxonol dye, zero methine merocyanine dye, phthalocyanine dye, azo dye, azo metal complex dye, porphyrin dye, arylidene dye, complex It is advantageous to select from dyes, coumarin dyes, azole derivatives, triazine derivatives, benzotriazole baths, 1-aminobutadiene derivatives, quinophthalone dyes, and the like.
以下、光源の発振波長が780nm付近であった場合、660nm付近であった場合、405nm付近であった場合に対し、記録材料層33Bとしてそれぞれ好ましい化合物の例を挙げる。ここで、以下の化学式1,2で示す化合物(I−1〜I−10)は、光源の発振波長が780nm付近であった場合の化合物である。
また、化学式3,4で示す化合物(II−1〜II−8)は、660nm付近であった場合の化合物である。さらに、5,6で示す化合物(III−1〜III−14)は、405nm付近であった場合の化合物である。なお、本実施の形態は、これらを記録材料層33Bに用いた場合に限定されるものではない。
Hereinafter, examples of preferable compounds as the
Moreover, the compounds (II-1 to II-8) represented by the
光源の発振波長が780nm付近であった場合の記録材料層33Bを構成する化合物の例を以下に示す。
Examples of compounds constituting the
光源の発振波長が660nm付近であった場合の記録材料層33Bを構成する化合物の例を以下に示す。
Examples of compounds constituting the
光源の発振波長が405nm付近であった場合の記録材料層33Bを構成する化合物の例を以下に示す。
Examples of compounds constituting the
また、特開平4−74690号公報、特開平8−127174号公報、同11−53758号公報、同11−334204号公報、同11−334205号公報、同11−334206号公報、同11−334207号公報、特開2000−43423号公報、同2000−108513号公報、及び同2000−158818号公報等に記載されている色素も好適に用いられる。 JP-A-4-74690, JP-A-8-127174, 11-53758, 11-334204, 11-334205, 11-334206, 11-334207 The dyes described in JP-A No. 2000-43423, JP-A No. 2000-108513, JP-A No. 2000-158818, and the like are also preferably used.
このような色素型の記録材料層33Bは、色素を、結合剤などと共に適当な溶剤に溶解して塗布液を調整し、次いで、この塗布液を、基板33A上に塗布して塗膜を形成した後に、乾燥することにより形成される。その際、塗布液を塗布する面の温度は、10℃以上40℃以下の範囲であることが好ましい。より好ましくは、下限値が15℃以上であり、上限値としては、35℃以下であることがより好ましく、30℃以下であることが更に好ましく、27℃以下であることが特に好ましい。このように被塗布面温度が上記範囲にあると、塗布ムラや塗布故障の発生を防止し、塗膜の厚さが均一に調整される。
In such a dye-type
なお、上記の上限値及び下限値は、それぞれを任意で組み合わせればよい。ここで、記録材料層33Bは、単層でも重層であってもよく、重層構造の場合、塗布工程を複数下位行うことによって形成される。
塗布液中の色素の濃度は、一般に、0.01質量%以上15質量%以下の範囲であり、好ましくは0.1質量%以上10質量%以下の範囲、より好ましくは、0.5質量%以上5質量%以下の範囲、最も好ましくは、0.5質量%以上3質量%以下の範囲である。
In addition, what is necessary is just to combine each said upper limit value and lower limit value arbitrarily. Here, the
The concentration of the pigment in the coating solution is generally in the range of 0.01% by mass to 15% by mass, preferably in the range of 0.1% by mass to 10% by mass, more preferably 0.5% by mass. The range is 5% by mass or less, and most preferably 0.5% by mass or more and 3% by mass or less.
塗布液の溶剤としては、酢酸ブチル、乳酸エチル、セロソルブアセテート等のエステル;メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、メチルイソブチルケトンなどのケトン;ジクロルメタン、1,2−ジクロルエタン、クロロホルム等の塩素化炭化水素;ジメエチルホルムアミド等のアミド;メチルシクロヘキサンなどの塩素化炭化水素;ジメチルホルムアミド等のアミド;メチルシクロヘキサン等の炭化水素;テトラヒドロフラン、エチルエーテル、ジオキサン等のエーテル;エタノール、n−プロパノール、イソプロパノール、n−ブタノールジアセトンアルコール等のアルコール;2,2,3,3−テトラフルオロプロパノール等のフッ素系溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル類;等が挙げられる。 Examples of the solvent for the coating solution include esters such as butyl acetate, ethyl lactate, and cellosolve acetate; ketones such as methyl ethyl ketone, cyclohexanone, and methyl isobutyl ketone; chlorinated hydrocarbons such as dichloromethane, 1,2-dichloroethane, and chloroform; dimethyl ethyl formamide Amides such as methylcyclohexane; amides such as dimethylformamide; hydrocarbons such as methylcyclohexane; ethers such as tetrahydrofuran, ethyl ether, dioxane; ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol diacetone alcohol, etc. Alcohols; fluorine-based solvents such as 2,2,3,3-tetrafluoropropanol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, pro Glycol ethers such as glycol monomethyl ether; and the like.
上記溶剤は、使用する色素の溶解性を考慮して単独で、或いは2種以上を組み合わせて使用することができる。塗布液中には、更に、酸化防止剤、UV吸収剤、可塑剤、潤滑剤など各種の添加剤を目的に応じて添加してもよい。 The said solvent can be used individually or in combination of 2 or more type in consideration of the solubility of the pigment | dye to be used. In the coating solution, various additives such as an antioxidant, a UV absorber, a plasticizer, and a lubricant may be added according to the purpose.
塗布方法としては、スプレー法、スピンコート法、ディップ法、ロールコート法、ブレードコート法、ドクターロール法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法等が挙げられる。なお、生産性に優れ膜厚のコントロールが容易であるという点でスピンコート法を採用するのが好ましい。 Examples of the coating method include a spray method, a spin coating method, a dip method, a roll coating method, a blade coating method, a doctor roll method, a doctor blade method, and a screen printing method. In addition, it is preferable to employ the spin coating method in terms of excellent productivity and easy control of the film thickness.
記録材料層33Bは、スピンコート法による形成に有利であるという点から、有機溶媒に対して0.3質量%以上30質量%以下で溶解することが好ましく、1質量%以上20質量%以下で溶解することがより好ましい。特にテトラフルオロプロパノールに1質量%以上20質量%以下で溶解することが好ましい。また、記録材料層33Bを構成する化合物は、熱分解温度が150℃以上500℃以下であることが好ましく、200℃以上400℃以下であることがより好ましい。
塗布の際、塗布液の温度は、23℃以上50℃以下の範囲であることが好ましく、24℃以上40℃以下の範囲であることがより好ましく、中でも、25℃以上30℃以下の範囲であることが特に好ましい。
The
During coating, the temperature of the coating solution is preferably in the range of 23 ° C. or more and 50 ° C. or less, more preferably in the range of 24 ° C. or more and 40 ° C. or less, and in particular, in the range of 25 ° C. or more and 30 ° C. or less. It is particularly preferred.
塗布液が結合剤を含有する場合、結合剤の例としては、ゼラチン、セルロース誘導体、デキストラン、ロジン、ゴム等の天然有機高分子物質;ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイソブチレン等の炭化水素系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル・ポリ酢酸ビニル共重合体等のビニル系樹脂、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルなどのアクリル樹脂、ポリビニルアルコール、塩素化ポリエチレン、エポキシ樹脂、ブチラール樹脂、ゴム誘導体、フェノール・ホルムアルデヒド樹脂等の熱硬化性樹脂の初期縮合物などの合成有機高分子;が挙げられる。 When the coating solution contains a binder, examples of the binder include natural organic polymer materials such as gelatin, cellulose derivatives, dextran, rosin, and rubber; hydrocarbon resins such as polyethylene, polypropylene, polystyrene, and polyisobutylene; Vinyl resins such as polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl chloride / polyvinyl acetate copolymers, acrylic resins such as polymethyl acrylate and polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, chlorinated polyethylene, epoxy resin, butyral resin Synthetic organic polymers such as rubber derivatives, precondensates of thermosetting resins such as phenol / formaldehyde resins.
記録材料層33Bの材料として結合剤を併用する場合には、結合剤の使用量は、一般に、色素に対して0.01倍量以上50倍量以下(質量比)の範囲にあり、好ましくは0.1倍量以上5倍量以下(質量比)の範囲にあり、このましくは、0.1倍量以上5倍量以下(質量比)の範囲にある。
When a binder is used in combination as the material for the
また、記録材料層33Bには、記録材料層33Bの耐光性を向上させるために、種々の褐色防止剤を含有させてもよい。
褐色防止剤としては、一般定期に一重項酸素クエンチャーが用いられる。この一重項酸素クエンチャーとしては、既に工程の特許明細書等の刊行物に記載されているものが利用される。
The
As a brown inhibitor, a singlet oxygen quencher is generally used regularly. As this singlet oxygen quencher, those already described in publications such as patent specifications of the process are used.
以上、記録材料層33Bが色素型記録層である場合の溶剤塗布法について述べたが、記録材料層33Bは記録物質の物性に合わせて、蒸着、スパッタリング、CVD等の成膜法によって形成することもできる。
The solvent application method in the case where the
なお、色素は、後述するピットPの加工に用いるレーザ光の波長において、他の波長のり吸収率の高いものが採用される。この色素の吸収ピークの波長は、必ずしも可視光の波長領域内であるものに限定されず、紫外領域や、赤外領域にあるものであっても構わない。 In addition, the pigment | dye with a high absorption factor of another wavelength is employ | adopted in the wavelength of the laser beam used for the process of the pit P mentioned later. The wavelength of the absorption peak of the dye is not necessarily limited to that in the visible light wavelength region, and may be in the ultraviolet region or in the infrared region.
このピットPを形成するためのレーザ光の波長λwは、ヒートモードによる形状変化によりピットPが形成される程度の大きなレーザパワーの得られる波長であればよく、例えば、記録材料層33Bに色素を用いる場合には、193nm、210nm、266nm、365nm、405nm、488nm、532nm、633nm、650nm、680nm、780nm、830nmなど、1000nm以下が好ましい。
なお、本実施の形態では、光源(後述するレーザダイオード53)から出射されるレーザ光の内、ピットPを形成しうる照射強度及び波長のレーザ光を、記録レーザ光と称して説明する。
The wavelength λw of the laser light for forming the pits P may be any wavelength that provides a laser power that is large enough to form the pits P due to the shape change by the heat mode. For example, a dye is applied to the
In the present embodiment, laser light having an irradiation intensity and wavelength that can form pits P among laser light emitted from a light source (a
また、このレーザ光の種類、すなわち、後述する各レーザダイオード53から照射されるレーザ光の種類としては、ガスレーザ、固体レーザ、半導体レーザなど、どのようなレーザであってもよいが、自在に発光間隔を変更可能なレーザ光を採用することが好ましい。例えば、半導体レーザを採用することが好ましい。
Further, the type of laser light, that is, the type of laser light emitted from each
また、記録レーザ光のレーザパワー(照射強度)は、加工速度を高めるためには高い方が好ましい。但し、レーザパワーを高めるにつれて、記録レーザ光で記録材料層33Bを走査する速度、例えば、加工対象物33の回転速度を上げなければならない。そのため、レーザパワーの上限値は、回転速度の上限値を考慮して、100Wが好ましく、10Wがより好ましく、5Wがさらに好ましく、1Wが最も好ましい。また、レーザパワーの下限値は、0.1mWが好ましく、0.5mWがより好ましく、1mWが更に好ましい。
Further, it is preferable that the laser power (irradiation intensity) of the recording laser light is high in order to increase the processing speed. However, as the laser power is increased, the speed at which the
記録材料層33Bの厚さは、後述するピットPの深さに対応させることが好ましい。この厚みとしては、例えば、1nm以上10000nm以下の範囲で適宜設定され、厚さの下限は、好ましくは10nm以上であり、より好ましくは30nm以上である。その理由は、厚さが薄すぎると、ピットPが浅く形成されることとなるため、光学的な効果が得られにくくなるからである。また、厚さの上限は、好ましくは、1000nm以下であり、より好ましくは500nm以下である。その理由は、厚さが厚すぎると、大きなレーザパワーが必要になるとともに、深い凹部としてのピットPを形成することが困難になるからであり、さらには加工速度が低下するからである。
The thickness of the
また、記録材料層33Bの厚さtと、ピットPの直径dとは、以下の関係であることが好ましい。すなわち、記録材料層33Bの厚さtの上限値は、t<10dを満たす値とするのが好ましく、t<5dを持たす値とするのがより好ましく、t<3dを満たす値とするのが更に好ましい。また、記録材料層33Bの厚さtの下限値は、t>d/100を満たす値とするのが好ましく、t>d/10を満たす値とするのがより好ましく、t>d/5を満たす値とするのが更に好ましい。なお、このようにピットPの直径dとの関係で記録材料層33Bの厚さtの上限値及び下限値を設定する理由は、前記した理由と同様である。
The thickness t of the
上記記録材料層33Bを形成するときは、記録材料となる物質を適当な溶剤に溶解または分散して塗布液を調整した後、この塗布液をスピンコート、ディップコート、エクス取るージョンコートなどの塗布法により基板33A上に塗布することにより形成される。
When the
次に、この記録材料層33BにピットPの形成される原理を説明する。
図2に示すように、記録材料層33Bに、該記録材料層33Bを構成する材料が光吸収を示す波長(記録材料層33Bを構成する材料によって吸収される波長)の記録用レーザ光を照射すると、記録材料層33Bによって記録用レーザ光が吸収され、この吸収された光が熱に変換されて光の照射された領域の温度が上昇する。これにより、記録材料層33Bが軟化、液化、気化、昇華、分解等の化学変化及び物理変化の何れか一方または双方を引き起こす。そして、このような変化を起こした材料が移動及び消失の何れか一方または双方となることで、ピットPが形成される。
Next, the principle that the pits P are formed in the
As shown in FIG. 2, the
なお、前記したような記録材料層33Bの気化、昇華、または分解は、その変化の割合が大きく、急峻であることが好ましい。具体的には、記録材料層33Bを構成する材料の気化、昇華、または分解時の示差熱天秤(TG−DTA)による重量減少率が5%以上であることが好ましく、より好ましくは10%以上、更に好ましくは20%以上である。また記録材料層33Bを構成する材料の気化、昇華、または分解時の示差熱天秤(TG−DTA)による重量減少の傾き(昇温1℃あたりの重量減少率)が0.1%/℃以上であることが好ましく、より好ましくは0.2%/℃以上、更に好ましくは0.4%/℃以上である。
Note that it is preferable that the
また、軟化、液化、気化、昇華、分解などの化学変化及び物理変化の少なくとも一方の転移温度は、その上限値が2000℃以下であることが好ましく、1000℃以下であることがより好ましく、500℃以下であることが更に好ましい。その理由は、転移温度が高すぎると、大きなレーザパワーが必要となるからである。また転移温度の下限値は、50℃以上であることが好ましく、100℃以上であることがより好ましく、150℃以上であることがさらに好ましい。その理由は、転移温度が低すぎると、周囲との温度勾配が少ないため、明瞭な形状のピットPを形成することが困難となるためである。 Further, the upper limit of the transition temperature of at least one of chemical change and physical change such as softening, liquefaction, vaporization, sublimation, and decomposition is preferably 2000 ° C. or less, more preferably 1000 ° C. or less, and 500 More preferably, it is not higher than ° C. The reason is that if the transition temperature is too high, a large laser power is required. The lower limit of the transition temperature is preferably 50 ° C. or higher, more preferably 100 ° C. or higher, and further preferably 150 ° C. or higher. The reason is that if the transition temperature is too low, there is little temperature gradient with respect to the surroundings, making it difficult to form pits P having a clear shape.
次に、本実施の形態の加工装置90について説明する。
Next, the
本実施の形態の加工装置90は、上述の記録材料層33Bを備えた加工対象物33に対して記録用レーザ光を照射することにより、加工対象物33にピットPを形成する。
The
本実施の形態の加工装置90は、光ピックアップ10と、スピンドルモータ11と、アンプ12と、サーボ回路13と、デコーダ15と、制御部16と、ストラテジ回路18(ストラテジ回路18A、ストラテジ回路18B)と、レーザドライバ19(レーザドライバ19A、レーザドライバ19B)と、レーザパワー制御回路20(レーザパワー制御回路20A、レーザパワー制御回路20B)と、周波数発生器21と、ステッピングモータ30と、モータドライバ31と、モータコントローラ32と、メモリ36と、パルス生成部35と、を備えている。
The
なお、本実施の形態においては、各々同一機能を有する装置各部を総称して説明する場合には、アルファベットを省略して説明する。例えば、ストラテジ回路としては、本実施の形態の加工装置90には、2つのストラテジ回路18A及びストラテジ回路18Bが設けられているが、これらを総称して説明する場合には、ストラテジ回路18と称して説明する。以下同様とする。
In the present embodiment, when the parts of the apparatus having the same function are collectively described, the description is omitted. For example, as the strategy circuit, the
スピンドルモータ11は、加工対象物33を回転駆動するモータであり、サーボ回路13によって、その回転数が制御される。本実施形態における加工装置90では、加工対象物33を角速度一定で駆動する方式(CAV:Constant Angular Velocity)、または一定の記録線速度となるように加工対象物33を回転駆動する方式(CLV:Constant Linear Velocity)で記録を実施するように構成されているとする。このため、スピンドルモータ11は制御部16等からの指示で設定された一定の角速度または一定の線速度で回転される。
The
光ピックアップ10は、スピンドルモータ11によって回転させられる加工対象物33に対して記録用レーザ光を照射するための装置であって、加工対象物33上の異なる領域に記録用レーザ光を照射可能となるように、複数の照射ヘッド9を含んで構成されている。本実施の形態では、この異なる領域とは、加工対象物33の回転中心Qを中心としたときの半径位置(回転中心Qからの最短距離)が異なる事を意味している。このため、光ピックアップ10に設けられた複数の照射ヘッド9は、加工対象物33の回転中心Qを中心とする半径の互いに異なる領域に記録用レーザ光を照射するように構成されている。
The
なお、本実施の形態では、説明を簡略化するために、複数の照射ヘッドとしては、照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bの2つの照射ヘッドが設けられているとして説明するが、加工装置90は複数(2つ以上)の照射ヘッド9が設けられた構成であればよく、3つ以上の照射ヘッド9が設けられた構成であってもよい。
In this embodiment, in order to simplify the description, it is assumed that two irradiation heads, that is, the
これらの照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bは、図4に示すように、スピンドルモータ11によって回転中心Qを中心にして所定方向(図4中、矢印X方向)に回転される加工対象物33の該回転中心Qを通る直線上に、所定間隔を隔てて配列されている。これらの複数の照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bの各々は、加工対象物33の半径方向に延伸された支持部材17に該所定間隔をあけて固定されている。支持部材17は、後述するステッピングモータ30に接続されており、制御部16の制御によってモータコントローラ32及びモータドライバ31を介してステッピングモータ30が駆動されることにより、支持部材17によって支持された照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bが該所定間隔を維持したままの状態で、加工対象物33を半径方向に移動可能に構成されている。
As shown in FIG. 4, these
このため、光ピックアップ10の各照射ヘッド9によって記録用レーザ光が加工対象物33に対して照射されながら、ステッピングモータ30の駆動によって光ピックアップ10が半径方向に移動されることで、加工対象物33の全領域の内の予め定められた加工対象領域33Pの全面にわたってピットPが形成される。
For this reason, while the recording laser beam is irradiated onto the
なお、本実施の形態では、光ピックアップ10に設けられている複数の照射ヘッド9としての照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bは、加工対象物33の予め定められた加工対象領域33Pにおける半径方向の一端部から他端部までの領域の一部に設けられている場合を説明するが、複数の照射ヘッド9が、該一端部から他端部に渡る領域の全体に渡って所定間隔毎に配列された構成であってもよい。
In the present embodiment, the
この複数の照射ヘッド9間の距離は、加工対象物33の加工対象領域33Pにおける半径方向の一端部から他端部までの距離を、光ピックアップ10に設けられている照射ヘッド9の数で除算した距離であることが1枚当たりの加工に要する時間が最も短いとの理由から好ましい。
The distance between the plurality of irradiation heads 9 is obtained by dividing the distance from one end to the other end in the radial direction in the
各照射ヘッド9(照射ヘッド9A及び照射ヘッド9B)の各々には、図6に示すように、記録用レーザ光Bを出射するレーザダイオード53と、記録用レーザ光Bを加工対象物33の記録材料層33Bへ集光させる光学系55と、反射光を受光する受光素子56と、が設けられている。これらの各照射ヘッド9の構成は、互いに同じ構成であるため、まとめて説明する。
As shown in FIG. 6, each irradiation head 9 (
各照射ヘッド9において、レーザダイオード53は、各照射ヘッド9の各々に対応して設けられた詳細を後述するレーザドライバ19(図3 レーザドライバ19A及びレーザドライバ19B参照)から照射波形に応じて変化する電圧がクロック信号に同期させて供給されることにより該照射波形に応じて変化する電圧に応じた強度の記録用レーザ光Bを出射する。光ピックアップ10は、レーザダイオード53より出射された記録用レーザ光Bを偏光ビームスプリッタ59、コリメータレンズ60、1/4波長板61、対物レンズ62を経て、加工対象物33の記録材料層33Bに集光させる。そして、記録材料層33Bで反射されたレーザ光を、再び対物レンズ62、1/4波長板61、コリメータレンズ60を透過させて、偏光ビームスプリッタ59で反射させ、シリンドリカルレンズ63を経て、受光素子56に入射させるように構成されている。受光素子56は受光した信号をアンプ12(図3参照)に出力し、該受光信号がアンプ12を介して制御部16やサーボ回路13に供給されるようになっている。
In each
対物レンズ62は、フォーカスアクチュエータ64およびトラッキングアクチュエータ65に保持されて、レーザ光Bの光軸方向および加工対象物33光の径方向に移動できるようになっている。フォーカスアクチュエータ64およびトラッキングアクチュエータ65の各々は、サーボ回路13(図3参照)から供給されるフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号に応じて対物レンズ62を光軸方向および径方向に移動させる。なお、サーボ回路13は、受光素子56およびアンプ12を介して供給される受光信号に基づいてフォーカスエラー信号およびトラッキングエラー信号を生成し、上記のように対物レンズ62を移動させることでフォーカス制御およびトラッキング制御を行う。
The
サーボ回路13には、制御部16からの指示信号、周波数発生器21から供給されるスピンドルモータ11の回転数に応じた周波数のFGパルス信号、およびアンプ12からの信号が供給される。サーボ回路13は、これらの供給される信号に基づいて、スピンドルモータ11の回転制御および光ピックアップ10のフォーカス制御、トラッキング制御を行う。加工対象物33の記録材料層33Bに情報を記録する(ピットPを形成する)時のスピンドルモータ11の駆動方式としては、上述のように、加工対象物33を角速度一定で駆動する方式(CAV)や、一定の記録線速度となるように加工対象物33を回転駆動する方式(CLV)のいずれを用いるようにしてもよい。
The
メモリ36は、加工対象物33に記録すべきピット情報を含む記録データを予め蓄積する。そして、メモリ36に蓄積された記録データは制御部16に出力される。なお、この記録データは、例えば、制御部16を予めPC(パーソナルコンピュータ)38等に信号授受可能に接続して該PC38から入力されるようにし、入力された該記録データをメモリ36に予め記憶すればよい。
The
制御部16では、詳細は後述するが、メモリ36から読み出した記録データに基づいて、該記録データに含まれる、加工対象物33の記録材料層33Bに記録する対象のピットPの位置、及び形状等を示す情報から、ピットP毎に、各照射ヘッド9に出力する照射波形を示す照射波形情報、及び照射強度を示す照射強度情報を示す情報をピットP形成情報として生成する。そして、生成した各ピット形成情報を、各照射ヘッド9で記録する対象となる領域の最内周側から最外周側へ向かって順に生成した情報が配列されるように、並び替える。
そして、この並び替えた各ピットPを示す情報の内、照射波形情報は、対応する照射ヘッド9に接続されたストラテジ回路18に出力され、照射強度を示す照射強度情報は、対応する照射ヘッド9に接続されたレーザパワー制御回路20に、出力される(詳細後述)。
Although the details will be described later, the
Of the information indicating the rearranged pits P, the irradiation waveform information is output to the strategy circuit 18 connected to the
また、制御部16では、各照射ヘッド9がレーザ光を照射するときのタイミング調整や照射時間調整のために用いる同期信号(所謂、クロック信号)の周波数を示すクロック周波数情報を、照射ヘッド9毎に作成する。生成されたクロック周波数情報は、対応する照射ヘッド9を示す情報と共にパルス生成部35へ出力される。パルス生成部35では、入力されたクロック周波数情報の周波数のクロック信号を各照射ヘッド9毎に生成し、対応する照射ヘッド9に接続されたドライバ19へ出力する。
Further, in the
このクロック周波数情報は、回転されている加工対象物33の記録材料層33Bに対してNクロック(Nは1以上の整数)の期間レーザ光が照射されることによって形成されるピットPの長さが、複数の照射ヘッド9の内の何れの照射ヘッド9によって加工対象物33の記録材料層33Bの半径位置の異なる領域に形成された場合であっても、同じ長さ及び形状となるように、最外周側に設けられている照射ヘッド9ほどクロック周波数が高く(クロック周期が短く)なるように、各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離に応じて算出される。
This clock frequency information is the length of the pit P formed when the
この制御部16において各照射ヘッド9毎に生成されるクロック周波数情報の具体的な算出方法について更に詳細に説明する。
加工対象物33が、線速度一定のCLV方式で記録(回転)される場合には、光ピックアップ10がステッピングモータ30によって内周側から外周側、または外周側から内周側へ移動しても、複数の照射ヘッド9の各々によってレーザ光の照射される領域における加工対象物33の速度は一定である。このため、この線速度一定の場合には、複数の照射ヘッド9の内の1つ(例えば、最内周側に配置されている照射ヘッド9A)を基準の照射ヘッドとして定め、この基準とされた照射ヘッド9Aからの半径方向距離に応じて、該照射ヘッド9Aから光ピックアップ10の移動方向下流側(光ピックアップ10が内周側から外周側へ移動する場合には外周側)に設けられた照射ヘッド9ほどクロック周波数が高く、該移動方向上流側に設けられた照射ヘッド9ほどクロック周波数が低くなるように、各照射ヘッド9毎にクロック周波数が算出される。
A specific calculation method of the clock frequency information generated for each
When the
例えば、図5に示すように、光ピックアップ10に複数の照射ヘッド9として3つの照射ヘッド9A、照射ヘッド9B、及び照射ヘッド9Cが加工対象物33の内周側から外周側に向かって半径方向に所定間隔で配列されるように設けられているとする。また、光ピックアップ10が基準位置にあるときの各照射ヘッド9A、照射ヘッド9B、照射ヘッド9Cの各々の回転中心Qからの距離が、R1、R2、及びR3各々であったとする。そして、図示を省略する水晶発振器によって生成されたクロック信号の基準クロック周波数がF1であったとする。そして、光ピックアップ10は、内周側から外周側に向かって移動されるとする。この場合、線速度一定で記録が行われるときには、例えば、図8(A)に示すように、複数の照射ヘッド9の内の最内周側に配置された照射ヘッド9Aを基準照射ヘッドとして定める。そしてこの照射ヘッド9Aのクロック信号T1の周波数として、周波数F1(クロック信号の周期 1/F1)を定める。そして、図8(B)に示すように、該照射ヘッド9Aの外周側に隣接して配置されている照射ヘッド9Bのクロック信号T2の周波数F2としては、(R2/R1)/F1による算出結果を定める。このときのクロック信号T2の周期は、(1/F1)×(R1/R2)である。
さらに、同様にして、該照射ヘッド9Bの外周側に隣接して配置されている照射ヘッド9Cのクロック信号T3の周波数F3としては、(R3/R1)/F1による算出結果を定める。このときのクロック信号T2の周期は、(1/F1)×(R1/R3)である。
For example, as shown in FIG. 5, three
Further, similarly, the calculation result by (R3 / R1) / F1 is determined as the frequency F3 of the clock signal T3 of the
このように、線速度一定の場合には、光ピックアップ10に設けられている複数の照射ヘッド9の内、基準となる照射ヘッド9として例えば最内周側に配置されている1つの照射ヘッド9Aを基準として定めてクロック周波数F1を定める。そして、この照射ヘッド9Aから外周側に向かって配列されているその他の1または複数の照射ヘッド9の各々のクロック周波数は、各々の照射ヘッド9の回転中心Qからの半径をRnとすると、照射ヘッド9Aのクロック周波数F1×(Rn/R1)なる式から求める(図8(C)参照)。
As described above, when the linear velocity is constant, among the plurality of irradiation heads 9 provided in the
なお、上記nは、整数を示し、最内周側に配置されている照射ヘッド9Aを「1」番目に位置されている照射ヘッドとしたときに、該1番目に位置されている照射ヘッド9から外周側に向かって配列されている照射ヘッド9毎に順に連番をふったときの値を示している。このため、最内周に配置されている照射ヘッド9Aの回転中心Qからの半径はR1と表記している。
Note that n represents an integer, and when the
なお、上述のように、上記照射ヘッド9Aのクロック周波数F1としては、図示を省略する水晶発振器によって生成された加工対象物33の回転速度に応じた周波数のクロック信号の周波数を基準クロック周波数として定めればよい。
As described above, as the clock frequency F1 of the
なお、上述のように加工対象物33が線速度一定のCLV方式で記録(回転)される場合には、光ピックアップ10が加工対象物33の内周側から外周側へ移動することで、各照射ヘッド9の位置が互いの間隔を保持したまま外周側へ移動しても、各照射ヘッド9によってレーザ光の照射される領域における加工対象物33の速度は移動前と同じである。このため、CLV方式で記録する場合には、制御部16では、光ピックアップ10が基準位置に位置されているときの各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離に基づいて、各照射ヘッド9毎にクロック信号の周波数を算出した後は、光ピックアップ10が外周側に移動しても再度クロック信号の周波数を算出することなく、基準位置に位置されているときに算出したクロック信号の周波数を用いて、各照射ヘッド9により加工対象物33の加工対象領域33Pの全領域の記録が行われるように調整する。
When the
一方、加工対象物33が、角速度一定のCAV方式で記録(回転)される場合には、光ピックアップ10のステッピングモータ30による内周側から外周側への移動に応じて、複数の照射ヘッド9の各々回転中心Qからの距離が変化することで、各照射ヘッド9によってレーザ光の照射される領域における加工対象物33の速度が変化する。このため、CAV方式で記録する場合には、制御部16では、光ピックアップ10の内周側から外周側への移動に伴う各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離の変化に応じて、変化後の距離に基づいて各照射ヘッド9毎のクロック信号の周波数を算出して、パルス生成部35へ出力すればよい。
On the other hand, when the
レーザドライバ19は、ストラテジ回路18から供給された照射波形情報と、レーザパワー制御回路20から供給された照射強度情報と、パルス生成部35から供給された同期信号に基づいて、光ピックアップ10のレーザダイオード53(図6参照)を駆動する。
Based on the irradiation waveform information supplied from the strategy circuit 18, the irradiation intensity information supplied from the laser power control circuit 20, and the synchronization signal supplied from the
パルス生成部35は、光ピックアップ10の各照射ヘッド9の各々において同期信号として用いるクロック信号を、制御部16から入力された各照射ヘッド9に対応するクロック周波数情報に基づいて、該クロック周波数情報のクロック周波数となるように作成する。
The
このパルス生成部35は、各照射ヘッド9に対応する複数のパルス生成部35を含んで構成されており、図3及び図4に示すように、複数の照射ヘッド9として2つの照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bが設けられている場合には、各々の照射ヘッド9に対応する2つのパルス生成部を含んで構成されている。具体的には、パルス生成部35には、照射ヘッド9Aに対応してパルス生成部35Aが設けられ、照射ヘッド9Bに対応してパルス生成部35Bが設けられている。
これらのパルス生成部35A及びパルス生成部35Bでは、各々、制御部16から送信されたクロック周波数情報に基づいて、該クロック周波数情報に応じた周波数のクロック信号を生成し、各々対応するレーザドライバ19A及びレーザドライバ19Bへ出力する。
The
Each of the
レーザパワー制御回路20(レーザパワー制御回路20A及びレーザパワー制御回路20B)は、複数の照射ヘッド9の各々に対応して設けられており、制御部16から入力された照射強度を示す照射強度情報の強度の記録用レーザ光が照射されるように、対応する照射ヘッド9から照射される記録用レーザ光のレーザ強度を調整する。
The laser power control circuit 20 (laser
ステッピングモータ30は、光ピックアップ10を加工対象物33の径方向に移動させるためのモータである。ステッピングモータ30によって光ピックアップ10が加工対象物33の径方向に移動されることで、該移動に伴って、光ピックアップ10に設けられている複数の照射ヘッド9も加工対象物33の径方向に移動される。本実施の形態では、加工対象物33の内周側から外周側に向かって移動するものとして説明するが、外周側から内周側へ向かって移動する形態であってもよい。
The stepping
モータドライバ31は、モータコントローラ32から供給されるパルス信号に応じた量だけステッピングモータ30を回転駆動する。モータコントローラ32は、制御部16から指示される光ピックアップ10の径方向への移動方向および移動量を含む移動開始指示にしたがって、移動量や移動方向に応じたパルス信号を生成し、モータドライバ31に出力する。ステッピングモータ30が光ピックアップ10を加工対象物33の径方向に移動させること、および加工対象物33をスピンドルモータ11が加工対象物33を回転させることにより、加工対象物33光のレーザ光照射位置が加工対象物33の様々な位置に移動される。
The
制御部16は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等から構成されており、ROMに格納されたプログラムにしたがって当該加工装置90の装置各部を制御し、加工対象物33に対する記録処理を中枢的に制御するように構成されている。
The
次に、上記構成の加工装置90の制御部16において、加工対象物33へのピットP形成時に実行される処理について説明する。
Next, a process executed when the pit P is formed on the
制御部16では、加工装置90の図示を省略するスロットに加工対象物33がセットされるとともに、加工装置90の図示を省略する電源スイッチが操作されて装置各部に電力が供給されると、制御部16内のROMに予め記憶されている図7に示す処理ルーチンを実行するためのプログラムを読取り、ステップ200へ進む。
In the
なお、加工対象物33は、図示を省略するスロットに装着されることで光ピックアップ10に設けられた各照射ヘッド9による記録が可能な状態となるものとする。
Note that the
また、下記図7に示す処理ルーチンでは、加工装置90に装着されたスピンドルモータ11の駆動方式、すなわち加工対象物33の記録方式が、線速度一定のCLV方式である場合を説明する。
In the processing routine shown in FIG. 7 below, a case will be described in which the driving method of the
このCLV方式による記録方式の実行は、例えば、装置各部に電力が供給された後で且つステップ200の処理実行前に、制御部16に信号授受可能に接続されたPC38(図3参照)から何れの方式であるかを示す情報が入力されるものとし、該入力された情報がCLV方式を示す情報であることを読み取ることによって実行すればよい。また、制御部16に図示を省略する各種操作を行うためのキーボード等の入出力部を設け、該入出力部が操作者によって操作されることでCLV方式またはCAV方式の何れかの方式が入力されるようにし、該入力信号を判断することによって判別してもよい。なお、この操作者による入力は、例えば、モニター等の表示画面を制御部16に信号授受可能に予め設けて、該表示画面に何れの方式で記録するかを選択するための情報を表示し、該表示情報に基づいて操作者が入力部を介して選択指示可能となるように予め構成すればよい。
The execution of the recording method by the CLV method is performed, for example, from a PC 38 (see FIG. 3) connected to the
ステップ200では、加工対象物33の記録材料層33Bへの記録対象となる記録データをメモリ36から読み取る。この記録データには、例えば、加工対象物33の記録材料層33Bに形成する各ピットPを示すピットP情報が含まれている。そして、このピットP情報としては、各ピットPの加工対象物33上の位置座標を示す位置情報、ピットPの形状、大きさ、及び深さ等を示す情報が含まれているとする。
In
次のステップ202では、上記ステップ200で読み取った各ピットPのピットP情報に基づいて、各ピットPの加工対象物33上の回転中心Qからの距離を読み取る。この回転中心Qからの距離の読み取り方法としては、各ピットP情報に含まれる位置情報に基づいて、回転中心Qからの距離を算出すればよい。
In the
次のステップ204では、上記ステップ202で読み取った各ピットPの回転中心Qからの距離に基づいて、各ピットPを記録する対象となる照射ヘッド9を特定する。
In the
ステップ204の処理としては、例えば、図4に示すように、光ピックアップ10に2つの照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bが設けられているとすると、光ピックアップ10はステッピングモータ30によって加工対象物33の径方向に移動可能に設けられていることから、加工対象物33の回転中心Q周辺の非加工対象領域を除く領域である加工対象領域33P内の最も内周側から、該加工対象領域33Pの径方向中心部に到る領域が、内周側に設けられた照射ヘッド9Aによる照射対象領域となる。そして、加工対象領域33Pの径方向中心部から外周に到る領域が、外周側に設けられた照射ヘッド9Bによる照射対象領域となる。
そして、上記ステップ202で算出した各ピットPの回転中止Qからの距離が、これらの各照射ヘッド9の各々による照射対象領域の何れの領域内に位置されるかを判別することで、各ピットPを形成する照射ヘッド9(照射ヘッド9Aまたは照射ヘッド9B)を特定すればよい。
For example, as shown in FIG. 4, if the
Then, by determining in which area of the irradiation target area each of these
次のステップ206では、上記ステップ200で読み取った記録データから、各ピットPを形成するために加工対象物33に照射するレーザの照射波形及び照射強度をピットP毎に導出し、次のステップ208において、メモリ36へ記憶する。
In the
上記照射強度を示す照射強度情報とは、所望の長さ(回転方向長さ)、深さ、及び形状のピットPを加工対象物33に形成するために照射するべき記録用レーザ光の強度を示す情報であって、図10に示すように、後述する照射波形におけるバイアス強度Tnに対するピーク強度Pnの比を示す情報を含んで構成されている。
The irradiation intensity information indicating the irradiation intensity indicates the intensity of the recording laser beam to be irradiated in order to form the pits P having a desired length (length in the rotation direction), depth, and shape on the
なお、照射時間及び照射強度は、加工対象物33の記録材料層33Bに形成する対象となるピットPを形成するために必要な照射量(照射エネルギー)により定まり、記録データに含まれる各ピットの形状や深さを示す情報から調整される。なお、同一の照射量エネルギーでピットPを同一箇所に形成することを想定すると、照射時間が長くなるほど照射強度は小さくてよく、照射時間が短くなるほど照射強度は大きくなるように調整すればよいことから、照射時間と照射強度のかねあいから適宜これらの値を定めればよい。
The irradiation time and irradiation intensity are determined by the irradiation amount (irradiation energy) necessary for forming the pits P to be formed on the
なお、上記照射強度情報としての、照射波形におけるバイアス強度Tnに対するピーク強度Pnの比を示す情報は、回転されている加工対象物33の記録材料層33Bに対してNクロック(Nは1以上の整数)の期間レーザ光が照射されることによって形成されるピットPの形状及び深さが、複数の照射ヘッド9の内の何れの照射ヘッド9で加工対象物33上の異なる領域に形成された場合であっても、同じ形状及び深さとなるように、各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離に応じて算出する。
The information indicating the ratio of the peak intensity Pn to the bias intensity Tn in the irradiation waveform as the irradiation intensity information is N clocks (N is 1 or more) with respect to the
具体的には、同一の形状及び深さのピットPを形成する事を想定したときに、外周側に設けられている照射ヘッド9ほど照射されるバイアス強度Tnに対するピーク強度Pnの比が小さくなるように、各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離に応じて算出すればよい。
Specifically, when it is assumed that pits P having the same shape and depth are formed, the ratio of the peak intensity Pn to the bias intensity Tn irradiated toward the
例えば、ピーク強度Pnを一定とし、バイアス強度Tnの値として、各照射ヘッド9毎に導出したクロック信号の周期である1/Fnの値を算出し、この比を照射強度情報として用いても良い。なお、Fnの「n」は、上記と同様に、各照射ヘッド9の位置を示す整数であり、最内周側に設けられた照射ヘッド9を初期値である「1」とし、該照射ヘッド9から外周側へ配列された照射ヘッド9については、各々内周側から順にカウントアップした数値を定めればよい。
For example, the peak intensity Pn is constant, the value of 1 / Fn that is the period of the clock signal derived for each
上記照射波形とは、各照射ヘッド9から加工対象物33の記録材料層33Bへ記録用レーザ光が照射されることで1つのピットPが形成されるときの照射強度の変化率を示す波形である。この照射波形の立ち上がりから立ち下がりまでの時間は、形成対象のピットPの長さに応じたクロック数に応じて定められる。例えば、クロック信号において1クロックを1周期とすると、1クロック分の長さのピットPを形成する場合には、1クロックの周期の開始から終了までの時間に応じたパルス幅の照射波形に応じた変化率で照射強度の変化する記録用レーザ光が照射される。また、2クロック分の長さのピットを形成する場合には、2クロックの周期の開始から終了までの時間に応じたパルス幅の照射波形に応じた変化率で照射強度の変化する記録用レーザ光が照射される。
The irradiation waveform is a waveform indicating a change rate of irradiation intensity when one pit P is formed by irradiating the recording laser beam from each
すなわち、この照射波形に応じた変化率で照射強度の変化する記録用レーザ光が加工対象物33に照射されることで、照射された記録用レーザ光の照射時間及び照射強度に応じた長さ、形状、及び深さのピットPが形成される。
That is, the recording laser light whose irradiation intensity changes at a change rate according to the irradiation waveform is irradiated onto the
この照射波形は、実際には、ドライバ19から照射ヘッド9へクロック信号に同期させて送出されることで、照射波形の立ち上がりから立ち下がりまでの時間が調整される。このため、ドライバ19から照射ヘッド9へ出力される照射波形は、ドライバ19において、制御部16からストラテジ回路18へ送出された照射波形をパルス生成部35から入力された各照射ヘッド9に応じた周波数のクロック信号に同期させて変調した波形となる。すなわち、各照射ヘッド9におけるクロック信号の周波数が調整されることで、各照射ヘッド9から照射される記録用レーザ光の照射時間が調整されることとなる。
The irradiation waveform is actually sent from the driver 19 to the
また、上記照射強度情報としてのバイアス強度Tnに対するピーク強度Pnの比に応じて、照射波形のバイアス強度とピーク強度が調整されることで、各照射ヘッド9から照射される記録用レーザ光の照射強度が調整されることとなる。
Further, by adjusting the bias intensity and the peak intensity of the irradiation waveform in accordance with the ratio of the peak intensity Pn to the bias intensity Tn as the irradiation intensity information, the recording laser light irradiated from each
ここで、本実施の形態の加工装置90で形成対象としている記録材料層33Bは、上述したように、レーザ光の照射による熱エネルギーによってピットPが形成されることから、通常、各ピットPの記録開始地点(加工対象物33の回転方向上流側)に比べて、記録終了点(加工対象物33の回転方向下流側)の方が形成されるピットPが太くなる傾向にある。また、加工対象物33の回転速度や、照射されるレーザ光の強度によって、各ピットP間の距離が近づき、繋がってしまう場合等があることが知られている。
Here, as described above, the
具体的には、クロック周期をTとすると(図9(B)参照)、例えば、3×Tの長さのピットP(図9(A)参照)を形成するための照射波形として、図9(C)に示すようなパルス幅(立ち上がりから立ち下がりまでの長さ)が3Tの長さの照射波形に示される照射量変化が生じるようにレーザ光が照射されると、実際に形成されるピットPが加工対象物33の回転方向(図9中、矢印X方向)の下流側に向かって伸びたり擦れたり、ピットP形状が目的とする形状とは異なる形状となったりする場合がある。 Specifically, assuming that the clock period is T (see FIG. 9B), for example, as an irradiation waveform for forming a pit P having a length of 3 × T (see FIG. 9A), FIG. When the laser beam is irradiated so that the pulse width (length from the rising edge to the falling edge) as shown in (C) has the irradiation amount change indicated by the irradiation waveform having the length of 3T, it is actually formed. The pit P may extend or rub toward the downstream side of the rotation direction of the workpiece 33 (in the direction of arrow X in FIG. 9), or the pit P shape may be different from the target shape.
このような現象を防ぐために、本実施の形態の加工装置90では、形成対象のピットPの長さ(例えば3T)未満のパルス幅の矩形パルスで示される照射波形であるワンパルス型(図9(D)参照)や、1クロック周期で立ち下がる照射波形であるマルチパルス型(10(E)参照)や、L型の照射波形であるLシェイプ型(図9(F)参照)や、波形をトップパルス,中間バイアス部,及びラストパルスにより構成したキャッスル型(図9(G))等の照射波形を適宜用いる。
In order to prevent such a phenomenon, in the
これらの照射波形を示す照射波形情報は、形成対象の各ピットP間の距離、加工対象物33の回転速度、各ピットPを形成するための照射強度等の情報に対応して、予めメモリ36に記憶されている。この対応づけは、例えば、各ピットP間の距離、加工対象物33の回転速度、及び照射強度が特定の設定値であったときに、該設定値で照射ヘッド9から記録用レーザ光が加工対象物33に照射されたときに記録されるピットPに、上述のようなピットPの太さが回転方向Xに不均一となったり、隣り合うピットPと繋がったり、形状変化を生じさせることのない照射波形を予め実験して求めて、求めた照射波形を示す照射波形情報を、対応する設定値に関連づけて予めメモリ36に記録すればよい。
The irradiation waveform information indicating these irradiation waveforms corresponds to information such as the distance between the pits P to be formed, the rotation speed of the
制御部16では、ステップ206の処理において、例えば、各ピットPの照射強度を示す照射強度情報、加工対象物33の回転速度を示す回転速度情報、及び各ピットP間の距離を示す距離情報に対応する照射波形情報をメモリ36から読み取ることによって、各ピッチPに対応する照射波形情報として、ワンパルス型を示す情報、マルチパルス型を示す情報、Lシェイプ型を示す情報、またはキャッスル型を示す情報を読み取ればよい。
In the process of
この処理によって、各ピットP毎に、擦れや滲み等の抑制される最適なピットPを形成するための照射波形が選択されて、各ピットPを形成する対象となる照射ヘッド9によって該照射波形に応じたレーザ光が照射されてピットPが形成されることとなる。
By this process, an irradiation waveform for forming an optimum pit P in which rubbing, bleeding, etc. are suppressed is selected for each pit P, and the irradiation waveform is formed by the
次のステップ210では、図示を省略する水晶発振器によって生成されたクロック信号の周波数を基準クロック周波数として、該水晶発振器により生成されるクロック信号から読取る。次のステップ212では、ステップ210で読み取った基準クロック周波数を、光ピックアップ10の複数の照射ヘッド9の内の、最内周に設けられている照射ヘッド9Aのクロック信号の周波数として定め、該照射ヘッド9Aを示す情報に対応づけて該基準クロック周波数の基準クロック周波数情報をメモリ36に記憶する。
In the
次のステップ214では、最内周側に配置されている照射ヘッド9Aより外周側に配置されている照射ヘッド9の各々において用いるためのクロック信号のクロック周波数を算出する。ステップ214における周波数の算出は、上記説明したように、回転されている加工対象物33に対してNクロック(Nは1以上の整数)の期間レーザ光が照射されることによって形成されるピットPの長さが、複数の照射ヘッド9の内の何れの照射ヘッド9で加工対象物33上の異なる領域に形成された場合であっても、同じ長さとなるように、外周側に設けられている照射ヘッド9ほどクロック周波数が高く(クロック周期が短く)なるように、各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離に応じて算出される。
In the
次のステップ216では、上記ステップ214で各照射ヘッド9毎に算出されたクロック信号の周波数を示すクロック周波数情報を、対応する照射ヘッド9を示す情報に対応づけてメモリ36へ記憶する。
In the
次のステップ218では、光ピックアップ10を基準位置へ移動させることを示す移動開始指示信号をモータコントローラ32へ出力する。移動開始信号がモータコントローラ32へ出力されることで、モータドライバ31を介してステッピングモータ30が駆動されて、光ピックアップ10が基準位置(複数の照射ヘッド9の内の最内周側に配置された照射ヘッド9Aが、加工対象物33の加工対象領域33P中の最内周側の領域に位置された状態)へ移動される。
In the
次のステップ220では、加工対象物33の回転開始を示す回転開始指示信号をサーボ回路13へ出力する。回転開始指示信号を受け付けたサーボ回路13は、スピンドルモータ11の回転制御を行い、これによって加工対象物33の回転が開始される。なお、図7に示す処理ルーチンでは、上述のように、線速度一定であるCLV方式での回転方式(記録方式)を用いる場合を説明することから、該回転指示信号にはCLV方式を示す情報が含まれ、該情報に基づいたスピンドルモータ11の回転制御によって、加工対象物33による線速度一定の回転が開始される。
In the
次のステップ222では、光ピックアップ10に設けられている各照射ヘッド9を示す照射ヘッド情報と、照射ヘッド情報に対応して導出されたクロック周波数情報をメモリ36から読取り、各照射ヘッド情報の照射ヘッド9に対応するパルス生成部35のパルス生成部35A、パルス生成部35Bへ出力する。
In the
次のステップ224では、光ピックアップ10に設けられている各照射ヘッド9を示す照射ヘッド情報と、照射ヘッド情報に対応して導出された照射波形を示す照射波形情報、及び照射強度情報をメモリ36から読取り、各照射ヘッド情報の照射ヘッド9に対応するレーザパワー制御回路20(レーザパワー制御回路20A、レーザパワー制御回路20B)、及びストラテジ回路18(ストラテジ回路18A、ストラテジ回路18B)へ出力する。
In the
具体的には、照射波形情報は、対応するストラテジ回路18へ出力され、照射波形情報は、対応するストラテジ回路18に出力される。また、照射強度情報は、レーザパワー制御回路20へ出力される。 Specifically, the irradiation waveform information is output to the corresponding strategy circuit 18, and the irradiation waveform information is output to the corresponding strategy circuit 18. The irradiation intensity information is output to the laser power control circuit 20.
上記ステップ22及びステップ224の処理によって、各照射ヘッド9に対応するパルス生成部35の対応する照射ヘッド9に応じて設けられた各パルス生成部35A及びパルス生成部35Bの各々において、クロック周波数情報の周波数のクロック信号が生成されて、対応するレーザドライバ19A及びレーザドライバ19Bの各々へ出力される。
In each of the
また、ストラテジ回路18A及びストラテジ回路18Bにおいて、入力された照射波形情報に応じた照射波形が生成されて、各々対応するレーザドライバ19A及びレーザドライバ19Bへ出力される。またさらに、レーザパワー制御回路20A及びレーザパワー制御回路20Bにおいては、入力された照射強度情報に含まれるピーク強度情報と、バイアス強度情報と、が各々対応するレーザドライバ19A及びレーザドライバ19Bへ出力される。
Further, in the
照射波形、ピーク強度情報、及びバイアス強度情報の入力された各レーザドライバ19A及びレーザドライバ19Bの各々は、ピーク強度情報、及びバイアス強度情報に基づいて照射波形のピーク強度が入力されたピーク強度情報のピーク強度となり、且つ該照射波形のバイアス強度が入力されたバイアス強度情報のバイアス強度となるように照射波形を補正した後に、補正した補正照射波形を、各々対応する照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bの各々へ出力する。この補正照射波形は、各照射ヘッド9において形成する対象となる複数のピットPの内の、最も内周側に位置され且つ加工対象物33の回転方向に形成される順に配列された1または複数のピットPから順にレーザドライバ19へ出力される。
Each of the
補正照射波形及びクロック信号の入力された照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bでは、各々、入力された補正照射波形に応じて変化する電圧に応じた照射強度の記録用レーザ光を、該クロック信号に同期させて照射する。
In the
ステップ226では、上記ステップ200で読みとった記録データに含まれる全てのピットP形成が終了されるまで否定判断を繰り返し、肯定されると、本ルーチンを終了する。
In
なお、上記では説明を省略しているが、上記ステップ222及びステップ224の処理が実行されることによって、補正照射波形及びクロック信号の入力された照射ヘッド9A及び照射ヘッド9Bでは、各々、入力された補正照射波形に応じて変化する電圧に応じた照射強度の記録用レーザ光が該クロック信号に同期させて照射されることで、加工対象物33上にピットPが順次内周側から外周側に向かって形成されるが、このときに、照射ヘッド9の各々によって1周分のピットP記録が終了される度に、制御部16によって、モータコントローラ32、及びモータドライバ31を介してステッピングモータ30が制御されて、加工対象物33の径方向の内周側から外周側に向かって光ピックアップ10が移動される。
Although not described above, the
このようにして、加工対象物33の加工対象領域33Pの全領域にピットPが形成される。
In this way, the pits P are formed in the entire region of the
以上説明したように、本実施の形態の加工装置90においては、上記ステップ200〜ステップ226の処理が実行されることによって、光ピックアップ10に設けられた複数の照射ヘッド9の各々によってレーザ光が加工対象物33に照射されることで記録材料層33BにピットPが形成されるので、一つの照射ヘッド9のみでピットPを形成する場合に比べて、記録速度の更なる高速化が図れる。
As described above, in the
また、回転されている加工対象物33の記録材料層33Bに対して所定クロックの期間レーザ光が照射されることによって形成されるピットPの長さが、複数の照射ヘッド9の内の何れの照射ヘッド9で加工対象物33の記録材料層33Bの異なる領域に形成された場合であっても、同じ長さとなるように、複数の照射ヘッド9の各々が個別に制御される。
具体的には、外周側に設けられている照射ヘッド9ほどクロック周波数が高く(クロック周期が短く)なるように、各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離に応じて各照射ヘッド9毎にクロック信号の周波数を算出し、このクロック信号に同期させて各照射ヘッド9からレーザ光が照射されることから、簡易な構成で容易に各照射ヘッド9から照射されるレーザ光の照射時間が各照射ヘッド9毎に調整される。このため、高速且つ高精度に加工対象物33の加工対象とされた領域の内の全領域についてピットPが形成される。
The length of the pits P formed by irradiating the
Specifically, for each
また、同様に、外周側に設けられている照射ヘッド9ほどピーク強度とバイアス強度との差が小さくなるように、各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離に応じて各照射ヘッド9毎に照射強度情報を算出し、この照射強度情報に応じた照射波形に基づいたレーザ光が照射される。このため、高速且つ高精度に加工対象物33の加工対象とされた領域の内の全領域についてピットPが形成される。
Similarly, each
なお、上記照射強度の調整と、照射時間の調整と、は双方を行ってもよく、また何れか一方のみを調整してもよい。 Note that both the adjustment of the irradiation intensity and the adjustment of the irradiation time may be performed, or only one of them may be adjusted.
なお、図7に示す処理ルーチンでは、記録方式が線速度一定である場合を説明したが、角速度一定のCAV方式で記録(回転)される場合には、上記説明したように、光ピックアップ10のステッピングモータ30による内周側から外周側への移動に応じて、複数の照射ヘッド9の各々回転中心Qからの距離が変化することで、各照射ヘッド9によってレーザ光の照射される領域における加工対象物33の速度が変化する。このため、CLV方式の場合には、光ピックアップ10が加工対象物33の径方向のどの位置に位置されていても、各照射ヘッド9におけるクロック信号の周波数は、最初に各照射ヘッド9毎に定めた周波数であるとして処理を行ったが、CAV方式で記録する場合には、制御部16では、光ピックアップ10の内周側から外周側への移動に伴って各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離の変化に応じて、変化後の距離に基づいて各照射ヘッド9毎のクロック信号の周波数を算出して、パルス生成部35へ出力すればよい。
この各照射ヘッド9の回転中心Qからの距離は、例えば、光ピックアップ10が基準位置に位置された状態からの径方向の移動距離を、光ピックアップ10の径方向が行われる度にスピンドルモータ11の回転に応じて算出することで求めればよい。
In the processing routine shown in FIG. 7, the case where the recording method is a constant linear velocity has been described. However, when recording (rotation) is performed using the CAV method with a constant angular velocity, as described above, the
The distance from the rotation center Q of each
(第2の実施の形態)
上記第1の実施の形態では、各照射ヘッド9から加工対象物33へ照射されるレーザ光は、記録用レーザ光1本である場合を説明したが、本実施の形態では、各照射ヘッド9から加工対象物33へ複数のレーザ光が照射される場合を説明する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the case where the laser beam irradiated from the irradiation heads 9 to the
なお、本実施の形態で説明する加工装置91は、上記第1の実施の形態で説明した加工装置90と略同一の構成であるため、同一部分には同一符号を付与して詳細な説明を省略する。
In addition, since the
加工装置91は、図3に示す加工装置90と略同一の構成とされている。異なる点は、光ピックアップ10に設けられた各照射ヘッド9の構成である。加工装置91の各照射ヘッド9の構成を図11に示した。
The
図11に示されるように、加工装置91に設けられた各照射ヘッド9(照射ヘッド9A及び照射ヘッド9B)の各々には、図11に示すように、加工装置90における照射ヘッド9の構成に加えてさらに、回折格子58が設けられている。
具体的には、各照射ヘッド9には、レーザダイオード53と、光学系55と、受光素子56と、回折格子58と、が設けられている。光学系55には、第1の実施の形態で説明したように、偏光ビームスプリッタ59、コリメータレンズ60、1/4波長板61、及び対物レンズ62が設けられている。
As shown in FIG. 11, each irradiation head 9 (
Specifically, each
回折格子58は、レーザダイオード53より出射されたレーザ光Bを複数のレーザ光に分岐するためのものであって、このような機能を有するものであれば、どのような構成であってもよい。
本実施の形態では、回折格子58は、レーザダイオード53から出射されたレーザ光Bを、加工対象物33のピットP形成に用いる記録用レーザ光Mと、加工対象物33上の反射率の変化を検出するための検出用レーザ光S1及び検出用レーザ光S2と、に分岐する。
この回折格子58は、記録用レーザ光Mによってのみ加工対象物33へのピットPの形成が可能とされ、且つその他の検出用レーザ光S1及び検出用レーザ光S2については、ピットPの形成が困難となるように、記録用レーザ光Mの波長がピットPの形成可能な波長となり、且つその他の検出用レーザ光S1及び検出用レーザ光S2の波長がピットPの形成不可能な波長となるように、予め設置位置が調整されているとする。
The
In the present embodiment, the
In this
なお、本実施の形態では、回折格子58は、レーザ光Bを記録用レーザ光Mと2本の検出用レーザ光の合計3本のレーザ光に分岐する場合を説明するが、記録用レーザ光Mが複数本であってもよく、また、サブビームも2本以上であってもよい。
In this embodiment, the
また、本実施の形態では、レーザダイオード53により出射されたレーザ光Bが回折格子58により分岐されることによって、記録用レーザ光Mの照射される領域より所定間隔を開けて内周側に検出用レーザ光S1が照射され、記録用レーザ光Mの照射される領域より所定間隔を開けて外周側に検出用レーザ光S2が照射されるように、予め回折格子58が調整されているとする。この所定間隔としては、後述する検出処理における精度向上の観点から、光ピックアップ10の移動方向の上流側に隣接する検出用レーザ光と記録用レーザ光Mとの間については、形成対象のピットPの半径方向の間隔未満の距離となるように予め設定されていることが好ましい。また、光ピックアップ10の移動方向の下流側に隣接する検出用レーザ光と記録用レーザ光Mとのあいたについては、形成対象のピットPの半径方向の間隔に等しい距離となるように、予め設定されていることが好ましい。
Further, in the present embodiment, the laser beam B emitted from the
加工対象物33上に照射された、これらの記録用レーザ光Mと、検出用レーザ光S1、及び検出用レーザ光S2の各々は、加工対象物33の面で反射され、再び対物レンズ62、1/4波長板61、コリメータレンズ60を透過した後に偏光ビームスプリッタ59で反射され、シリンドリカルレンズ63を経て、受光素子56に入射される。受光素子56では、受光素子56で受光したビームの位置及び受光光量を示す信号を、アンプ12(図3参照)に出力し、該受光信号がアンプ12を介して制御部16やサーボ回路13に供給されるようになっている。
制御部16では、入力された受光素子56で受光したビームの位置及び受光光量を示す信号から、受光素子56に入射されたビームに対応する照射ヘッド9及び照射ヘッド9から照射された記録用レーザ光Mと、検出用レーザ光S1、検出用レーザ光S2の内の何れであるかを識別し、識別結果に基づいて、ステッピングモータ30を制御する。
Each of the recording laser beam M, the detection laser beam S1, and the detection laser beam S2 irradiated onto the
In the
ここで、本実施の形態の加工装置91では、第1の実施の形態で説明した加工装置90と同様に、加工対象物33上に光ピックアップ10がステッピングモータ30によって加工対象物33の径方向に向かって内周側から外周側、または外周側から内周側へ順次移動されることで加工対象物33の加工対象領域の領域についてピットPが形成される。具体的には、光ピックアップ10の移動方向が、加工対象物33の内周側から外周側へ向かう方向である場合には、図16に示すように、加工対象物33の回転中心Qから外周側へ向かって径方向(図16中、矢印Y方向参照)に光ピックアップ10が移動されながら、レーザ光が照射されることで、加工対象物33の加工対象領域33Pの全領域にピットPが形成される。
Here, in the
この光ピックアップ10の径方向長さが、加工対象物33の加工対象領域33Pにおける径方向長さの一端から他端を覆う長さである場合には、光ピックアップ10に備えられた各照射ヘッド9からレーザ光を照射することでピットPを形成する記録処理を継続しながら、光ピックアップ10を外周側から内周側、または内周側から外周側へ除々に移動させることで、加工対象領域33Pの全領域にピットPが形成される。しかし、この光ピックアップ10の径方向長さが、加工対象領域33Pの径方向の一部のみを覆う長さである場合(例えば、図4参照)には、各照射ヘッド9によって記録を行いながら、複数の照射ヘッド9を備えた光ピックアップ10を内周側から外周側、または外周側から内周側へ除々に移動させ続けると、複数の照射ヘッド9の内の光ピックアップ10の移動方向上流側に配置されている照射ヘッド9Aが、該移動方向下流側に配置されている照射ヘッド9Bによって既にピットPの形成された領域に達することとなる。この場合、記録を行いながら光ピックアップ10を径方向に移動させ続けると、ピットPが重なって形成されるため好ましくない。
When the radial length of the
そこで、光ピックアップ10が内周側から外周側に向かって移動しながら各照射ヘッド9からレーザ光が照射されることでピットPが形成されるとすると、本実施の形態の加工装置91では、内周側の照射ヘッド9Aが、加工対象物33上の外周側の照射ヘッド9Bによって既にピットPの形成された領域に到達する直前に、各照射ヘッド9において、光ピックアップ10の外周側における既にピットPの形成された記録済領域を検出する。そして、記録済領域を検出した場合には、光ピックアップ10を移動方向へ(内周側から外周側へ向かって)除々に移動させながら各照射ヘッド9によりピットPを形成する記録処理を一次停止し、光ピックアップ10を該移動方向に記録済領域の径方向長さ分移動させた後に、再度記録を開始する。
Therefore, if the pit P is formed by irradiating the laser beam from each
これによって、高速に記録が行われると共に、加工対象物33に精度良くピットPを形成することが可能となる。
As a result, recording can be performed at high speed, and the pits P can be accurately formed on the
以下に、本実施の形態の加工装置91の制御部16で実行される処理を説明する。
制御部16では、第1の実施の形態と同様に、図7に示す処理ルーチンが実行されるが、図7に示す処理ルーチンにおいてステップ220の回転開始指示信号出力処理行ってから、処理を終了するまでの間に、図15に示す処理ルーチンを割り込み処理として実行する。なお、以下の処理ルーチンでは、加工装置91においては、光ピックアップ10が加工対象物33の回転中心Qから外周側へ向かって除々に移動されながら各照射ヘッド9からレーザ光が照射されることで加工対象物33へのピットPの形成が行われるとして説明する。
Below, the process performed by the
In the
すなわち、制御部16では、所定時間毎に図15に示す割り込み処理ルーチンが実行されて、ステップ300へ進む。
ステップ300では、光ピックアップ10に設けられている複数の照射ヘッド9において、加工対象物33の記録している領域の外周側(光ピックアップ10の移動方向下流側)に既に記録済の領域があることを検出したか否かを判別し、否定されると本割り込み処理を終了し、肯定されると、ステップ302へ進む。
That is, the
In
ステップ300の判断は、各照射ヘッド9から加工対象物33へ出射された複数のレーザ光(記録用レーザ光M、検出用レーザS1、検出用レーザS2)の内の、記録用に用いられる記録用レーザ光M以外である複数の検出用レーザの内の、最も外周側に照射された検出用レーザS2による反射光を読取り、該反射光の強度変化がピットPに基づく強度変化を示したときに、記録済領域を検出したと判別すればよい。
The determination in
この反射光の強度変化としては、例えば、検出用レーザS1及び検出用レーザS2の加工対象物33による反射光の強度として、加工対象物33のピットPの形成されていない領域に検出用レーザS2が照射されたときの反射光の強度と、ピットPの形成されている領域に検出用レーザS2が照射されたときの反射光の強度と、を測定し、この反射光の強度からピットPの形成領域を判別するための強度の閾値を定める。そして、検出用レーザS2の加工対象物33による反射光の強度が該閾値未満である場合に、ピットP形成済領域を判別したと判断すればよい。
As the intensity change of the reflected light, for example, as the intensity of the reflected light by the
次のステップ302では、複数の照射ヘッド9からレーザ光が照射されることによるピットPの形成を一次停止する事を示す一次停止指示信号をパルス生成部35へ出力すると共に、ピットP形成に必要な照射強度未満の照射強度のレーザ光を照射するための信号をレーザパワー制御回路20出力する。一次停止信号を受け付けたパルス生成部35は、レーザドライバ19への同期信号の送信を一次停止する。このため、各レーザドライバ19からの補正波形信号の各照射ヘッド9への送出が一次停止され、ピットPの形成が一次停止される。
また、ピットPの形成に必要な照射強度未満の照射強度のレーザ光を照射するための信号を受け付けたレーザパワー制御回路20は、該信号をレーザドライバ19へ出力する。該信号を受け付けたレーザドライバ19では、レーザパワー制御回路20から入力された照射強度のレーザ光がレーザダイオード53から出射されるようにレーザダイオード53を制御する。
In the
Further, the laser power control circuit 20 that has received a signal for irradiating a laser beam having an irradiation intensity lower than the irradiation intensity necessary for forming the pit P outputs the signal to the laser driver 19. The laser driver 19 that has received the signal controls the
次のステップ304では、光ピックアップ10を移動方向下流側(本実施の形態では内周側から外周側)へ向かって径方向に移動させることを示す移動開始指示信号を、モータコントローラ32へ出力する。入力された移動開始指示信号は、モ−モータドライバ31を介してステッピングモータ30へ出力される。移動開始指示信号を受け付けたステッピングモータ30は、光ピックアップ10を該移動方向下流側へ向かって移動させる移動処理を行う。
In the
次のステップ306では、光ピックアップ10に設けられている複数の照射ヘッド9において、光ピックアップ10の移動方向の上流側、すなわち、内周側に未記録領域を検出したか否か否かを判別し、肯定されるまで否定判断を繰り返す。
In the
ステップ306の判断は、光ピックアップ10を移動方向へ(内周側から外周側へ向かって)移動させながら、各照射ヘッド9における移動方向上流側(内周側)に設けられている検出ビームS1による反射光の強度変化を読み取り、該反射光の強度変化が、ピットPに基づく強度変化を所定時間示した後に、ピットPの形成されていない領域を検出したときに、該内周側に未記録領域を検出したと判別すればよい。
In
次のステップ306では、記録再開を示す信号を出力する。ステップ306の処理は、具体的には、上記捨て婦P302の処理で一次停止していた記録処理を再開させるために、複数の照射ヘッド9からレーザ光が照射されることによるピットPの形成を再開する事を示す再開信号を、パルス生成部35へ出力する。
再開信号を受け付けたパルス生成部35は、レーザドライバ19への同期信号の送信を一次停止する。このため、各レーザドライバ19からの補正波形信号の各照射ヘッド9への送出が再開され、ピットPの形成が再開される。
In the
The
上記図15に示す割り込み処理ルーチンが実行されることによって、例えば、光ピックアップ10が移動方向として加工対象物33の内周側から外周側に向かう方向に移動されるとすると、図16に示すように、光ピックアップ10が加工対象領域33Pの最内周側にピットPを形成可能な位置に位置された状態から照射ヘッド9によるレーザ光の照射が行われながら加工対象物33が回転されることで、図12に示されるように、照射ヘッド9A及び照射ヘッド9B(図示省略)によって複数のピットP1が加工対象物33の回転方向Xに順に形成される(図12参照)。
When the interrupt processing routine shown in FIG. 15 is executed, for example, when the
さらに、光ピックアップ10が移動方向に移動されながら、この照射ヘッド9A及び照射ヘッド9B(図示省略)によって複数のピットP2が加工対象物33の回転方向Xに順に形成されることで、例えば、既に形成されている複数のピットP1の外周側に隣接する領域に、複数のピットP2が形成されることとなる(図13参照)。
Furthermore, while the
この動作が繰り返されることで、各照射ヘッド9によって内周側から順にピットが形成され、図14に示すように、内周側の照射ヘッド9Aが、外周側の照射ヘッド9Bによって形成されたピットPの内周側に隣接する領域へレーザ光を照射する位置に達すると、検出用レーザS2によってピットP4が検出されて、光ピックアップ10が各照射ヘッド9によるレーザ照射の対象となる領域が未記録領域となるまで外周側へ移動される(図17参照)。そして、該移動の後に、再度、各照射ヘッド9によるピットの形成が再開される。
By repeating this operation, pits are formed in order from the inner peripheral side by each
以上説明したように、本実施の形態の加工装置91によれば、内周側の照射ヘッド9Aが、加工対象物33上の外周側の照射ヘッド9Bによって既にピットPの形成された領域に到達する直前に、各照射ヘッド9において、光ピックアップ10の移動方向下流側における記録済領域を検出する。そして、記録済領域を検出した場合には、光ピックアップ10を移動方向へ(内周側から外周側へ向かって)除々に移動させながら各照射ヘッド9によりピットPを形成する記録処理を一次停止し、該移動方向の最上流側に配置されている照射ヘッド9Aから出射されるレーザ光が未記録領域に照射されるように、光ピックアップ10を該移動方向に、記録済領域の径方向長さ分移動させた後に、再度記録を開始する。このため、高速にピットの形成が可能とされると共に、加工対象物33の加工対象領域33Pの全領域に渡って精度良く且つ効率的にピット形成が可能となる。
As described above, according to the
9 照射ヘッド
9A 照射ヘッド
9B 照射ヘッド
10 光ピックアップ
16 制御部
18 ストラテジ回路
18A ストラテジ回路
18B ストラテジ回路
19 レーザドライバ
19A レーザドライバ
19B レーザドライバ
20 レーザパワー制御回路
20A レーザパワー制御回路
20B レーザパワー制御回路
33 加工対象物
33B 記録材料層
35 パルス生成部
35A パルス生成部
35B パルス生成部
55 光学系
58 回折格子
90 加工装置
91 加工装置
9
Claims (8)
前記回転手段により回転される前記加工対象部材の回転中心を通る直線上に配列され、前記加工対象部材の前記回転中心からの半径方向距離の互いに異なる領域へ記録用レーザ光を照射する複数の照射手段と、
を備えた加工装置。 Rotating means for rotating a member to be processed having a heat mode type recording material layer in which information is recorded by heat generated by irradiation of at least a recording laser beam;
A plurality of irradiations that irradiate recording laser beams onto regions that are arranged on a straight line passing through the rotation center of the processing target member rotated by the rotating means and that have different radial distances from the rotation center of the processing target member. Means,
A processing device with
前記複数の照射手段の各々に対応して設けられ、同期信号を生成する複数の同期信号生成手段と、
を備え、
前記複数の照射手段は、対応する前記同期信号生成手段から入力された同期信号に同期させて、対応する前記照射波形生成手段から入力された照射波形に応じた強度及び照射時間の記録用レーザ光を照射し、
前記制御手段は、前記複数の照射手段の内の1つを基準照射手段として該基準照射手段に出力する同期信号を基準同期信号として予め定め、該基準同期信号を該基準照射手段に出力するように前記同期信号発生手段を制御すると共に、該基準照射手段との距離に応じて該距離が外周側へ向かって大きくなるほど前記同期信号の周波数が高くなり、内周側へ向かって大きくなるほど前記同期信号の周波数が低くなるように前記同期信号生成手段を制御することによって、前記複数の照射手段の各々から照射される前記記録用レーザ光の照射時間を各照射手段毎に制御することを特徴とする請求項3に記載の加工装置。 A plurality of irradiation waveform generating means provided corresponding to each of the plurality of irradiation means, and generating an irradiation waveform;
A plurality of synchronization signal generating means provided corresponding to each of the plurality of irradiation means and generating a synchronization signal;
With
The plurality of irradiation means are synchronized with the synchronization signal input from the corresponding synchronization signal generation means, and the recording laser light of intensity and irradiation time according to the irradiation waveform input from the corresponding irradiation waveform generation means Irradiate
The control means predetermines a synchronization signal to be output to the reference irradiation means as one of the plurality of irradiation means as a reference irradiation means, and outputs the reference synchronization signal to the reference irradiation means. The synchronizing signal generating means is controlled at the same time, and the frequency of the synchronizing signal increases as the distance increases toward the outer peripheral side according to the distance from the reference irradiation means, and the synchronizing signal increases as the distance increases toward the inner peripheral side. By controlling the synchronization signal generating means so that the frequency of the signal is lowered, the irradiation time of the recording laser light emitted from each of the plurality of irradiation means is controlled for each irradiation means. The processing apparatus according to claim 3.
前記制御手段は、前記複数の照射手段の内の1つを基準照射手段として定め、基準照射手段との距離に応じて該距離が外周側へ向かって大きくなるほど前記照射波形によって示される最小照射強度に対する最大照射強度の比が小さくなり、該距離が内周側へ向かって大きくなるほど前記照射波形によって示される最小照射強度に対する最大照射強度の比が大きくなるように、前記照射強度調整手段を制御することによって、前記記録用レーザ光の照射強度を各照射手段毎に制御することを特徴とする請求項4に記載の加工装置。 Irradiation intensity adjusting means for adjusting the ratio of the maximum irradiation intensity to the minimum irradiation intensity indicated by the irradiation waveform,
The control means defines one of the plurality of irradiation means as a reference irradiation means, and the minimum irradiation intensity indicated by the irradiation waveform as the distance increases toward the outer peripheral side according to the distance from the reference irradiation means. The irradiation intensity adjusting means is controlled so that the ratio of the maximum irradiation intensity with respect to the minimum irradiation intensity indicated by the irradiation waveform increases as the ratio of the maximum irradiation intensity with respect to decreases and the distance increases toward the inner periphery. 5. The processing apparatus according to claim 4, wherein the irradiation intensity of the recording laser beam is controlled for each irradiation unit.
前記照射手段は、
レーザ光を出射する光源と、
該光源から出射されたレーザ光を少なくとも前記記録用レーザ光と、前記加工対象部材上の反射率を検出するための検出用レーザ光と、に分岐する分岐手段と、
前記検出用レーザ光の前記加工対象部材による反射光の光量変化を検出する検出手段と、
を備え、
前記制御手段は、前記検出手段による検出結果に基づいて、前記加工対象部材上において記録済領域が検出されたときに、前記複数の照射手段を前記記録領域が検出されない領域まで移動させるように前記移動手段を制御することを特徴とする請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の加工装置。 A moving means for relatively moving the plurality of irradiation means from the inner peripheral side of the processing target member toward the outer peripheral side or from the outer peripheral side of the processing target member toward the inner peripheral side;
The irradiation means includes
A light source that emits laser light;
Branching means for branching the laser beam emitted from the light source into at least the recording laser beam and a detection laser beam for detecting a reflectance on the processing target member;
Detecting means for detecting a change in the amount of reflected light from the processing target member of the laser beam for detection;
With
The control means is configured to move the plurality of irradiation means to an area where the recording area is not detected when a recorded area is detected on the processing target member based on a detection result by the detection means. The processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the moving means is controlled.
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