JPH08174669A

JPH08174669A - 微細加工用被物体ならびにその微細加工方法

Info

Publication number: JPH08174669A
Application number: JP6325660A
Authority: JP
Inventors: Masatomo Koumiyou; 正智光明
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-09

Abstract

(57)【要約】【目的】加熱量、加熱時間を必要最小限とし、加工部
周辺に及ぼす熱による変質、変形をできるだけ少なくし
て、精密な加工が実現できる微細加工用被物体を提供す
る。【構成】熱変形の起き易い物体（ベスフィルム９）の
表面に薄膜（磁性層１０ａ）を形成し、その薄膜（磁性
層１０ａ）にレーザー光線を照射して加熱することによ
り薄膜に微細な凹部状のパターン（光学トラック１２）
を形成する微細加工用被物体において、前記薄膜（磁性
層１０ａ）中に酸素と結合して発熱する物質を含有させ
たことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、表面を物理的に加工す
るための加工用被物体ならびにその加工方法に係り、さ
らに詳しくは、熱変形の起き易い例えば熱可塑性プラス
チックフィルムなどからなる物体の表面に薄膜を形成
し、その薄膜にレーザー光線等を照射して加熱すること
により、表面に凹部状の微細なパターンを形成するため
の加工用被物体ならびにその微細加工方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年、工業生産において、レーザー光線
等を使用した加工方法は一般に広く利用されるようにな
ってきた。

【０００３】光ディスクの基板成型で使用するマスター
は、ガラス板の上に写真用感光剤や金属膜を形成し、ア
ルゴンイオンレーザーで感光、または溶融除去してピッ
ト、またはプリグループを形成することによって作成さ
れる。このピット、プリグループはサブミクロンオーダ
ーの寸法であり、特に微細加工分野においては、ビーム
径を数ミクロンにまで絞ることが可能なレーザー光線を
使用する。一例として、ケー・ディ・プロードベントの
ＳＭＰＴＥの会誌（１９７４年）の「ＭＣＡディスコビ
ジョンシステムレビュー」に、レーザービデオのマスタ
ー製作技術が説明されている。

【０００４】また、近年、磁気記録媒体であるフロッピ
ーディスク（ＦＤ）において、手軽なＦＤ形態で大容量
を実現するため、磁性層に精密な同期的パターンを施
し、それを光学的に検知して磁気ヘッドのトラッキング
精度を向上させて、一層の高密度化を進め、線記録密度
を上げて、小型で大容量化を図ることが行われつつあ
る。

【０００５】この種のＦＤでは磁性層に凹部状パターン
を施す際、金属製のスタンパを磁性層表面に強圧して所
定のパターンを刻印するか、もしくはレーザー光線を磁
性層に照射し、バインダーを分解焼失させてパターンを
形成する方法がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一般にこの種の加工
は、一定時間以上、レーザー光線を加工部に照射し、レ
ーザー光線の発生する熱によって物体表面の薄膜を加熱
加工している。これと同時に、レーザー光線の発生する
熱は、加工部周辺にも伝達し蓄積されるため、加工部分
（薄膜）と接している部分も加熱されることになる。

【０００７】前述の光ディスク用マスターの場合、当該
加工部は比較的熱変形の起こしにくいガラス板に接して
いるため、そのガラス板の変質、変形はほとんど問題に
ならない。

【０００８】ところが前述のＦＤの場合は、当該加工部
と接している部材が薄い熱可塑性プラスチックフィルム
の如く、特に熱変形の起こり易い材質、形状であるた
め、該部材の熱による変質、変形が発生する。

【０００９】図９にレーザー光線によって、物体の表面
を加熱加工する場合の概念図を示す。この図はＦＤの一
部拡大断面を示しており、例えば厚さが６２μｍのポリ
エチレンテレフタレートからなるベースフィルム１００
の両面に薄い磁性層１０１ａ，１０１ｂが形成されてお
り、一方の磁性層１０１ａに凹部１０２を多数形成し
て、この凹部１０２の集合体によって所定のパターンが
構成される例を示している。

【００１０】レーザー光線の照射によって磁性層１０１
ａが局部的に加熱されると、磁性層１０１ａ中のバイン
ダーなどの有機化合物が溶融、焼失して、該加工部に微
細な凹部１０２が形成される。この場合、形成された凹
部周辺（ベースフィルム１００など）には、加熱時に蓄
積された熱が残り、甚だしい場合には図に示すように磁
性層１０１ａ，１０１ｂの担持体であるベースフィルム
１００が熱変形、変質を生じてしまう。

【００１１】ミクロンオーダーの加工を行う際には、部
材の熱によるわずかな変質、変形でも、影響を与えるた
め、精密加工の妨げとなる。

【００１２】特に加工部の溶融温度が比較的高い場合
は、レーザー光線の照射時間を長くとって単位面積当た
りの照射熱量を上げる必要があるから、同時に加工部周
辺部の温度も上がり、前述の変形、変質が起き易くな
り、品質の一定した精密加工ができず、信頼性に問題が
ある。

【００１３】また、照射時間を長くとることによって、
それに相当する照射エネルギーが必要でランニングコス
トが高くつき、時間効率も良くないなどの欠点を有して
いる。

【００１４】本発明の目的は、このような従来技術の欠
点を解決し、加熱量、加熱時間を必要最小限とし、加工
部周辺に及ぼす熱による変質、変形をできるだけ少なく
して、精密な加工が実現できる微細加工用被物体ならび
にその微細加工方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、第１の本発明は、熱変形の起き易い例えば熱可塑性
フィルムなどからなる物体の表面に、例えば磁性層など
の薄膜を形成し、その薄膜にレーザー光線を照射して加
熱することにより薄膜に微細な凹部状のパターンを形成
する微細加工用被物体において、前記薄膜中に酸素と結
合して発熱する例えばＦｅ、Ｃｕ、Ｚｎなどの物質を含
有させたことを特徴とするものである。

【００１６】前記目的を達成するため、第２の本発明
は、熱変形の起き易い例えば熱可塑性フィルムなどから
なる物体の表面に、例えば磁性層などの薄膜を形成し、
その薄膜にレーザー光線を照射して加熱することにより
薄膜に微細な凹部状のパターンを形成する微細加工方法
において、前記薄膜中に酸素と結合して発熱する例えば
Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎなどの物質を含有させ、例えば大気中
などの酸素が存在する雰囲気中において前記薄膜にレー
ザー光線を照射して所定のパターンを形成することを特
徴とするものである。

【００１７】

【作用】本発明は前述したように、薄膜中に酸素と結合
して発熱する物質を含ませることにより、所定のレーザ
ー光線を照射した際に前記発熱物質で薄膜中での発熱が
局部的にかつ短時間に起こるから、必要最低限の熱量と
時間で加工が完了し、加工部周辺の熱による変質、変形
の起きる危険性がなくなり、精密な加工が可能となる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図とともに説明す
る。図１は実施例に係る磁気ディスクの一部拡大断面
図、図２はその磁気ディスクを用いた磁気ディスクカー
トリッジの一部を分解した斜視図、図３はその磁気ディ
スクの平面図、図４はその磁気ディスクを用いた際の磁
気ヘッドのトラッキングサーボを説明するための断面
図、図５はそのトラッキングサーボのための受光素子の
配置状態を示す説明図、図６はその磁気ディスクを用い
た際の磁気ヘッドのトラッキングサーボを説明するため
の図である。

【００１９】磁気ディスクカートリッジは図２に示すよ
うに、カートリッジケース１と、その中に回転自在に収
納されたフレキシブルな磁気ディスク２と、カートリッ
ジケース１の外側にスライド可能に取り付けられたシャ
ッタ３とから主に構成されている。

【００２０】カートリッジケース１は上ケース１ａと下
ケース１ｂとから構成され（同図では説明上、上ケース
１ａと下ケース１ｂとが上下逆になっている）、カート
リッジケース１の内面には図示しないクリーニングシー
トが溶着されている。

【００２１】下ケース１ｂの略中央部に回転駆動軸挿入
用の開口４が形成され、その近傍に長方形のヘッド挿入
口５が設けられており、図示していないが上ケース１ａ
にも同じ位置にヘッド挿入口５が設けられている。上ケ
ース１ａと下ケース１ｂの前縁付近に凹部６が形成さ
れ、その中に前記シャッタ３が装着されてスライド範囲
が規制されている。

【００２２】前記磁気ディスク２は図３に示すように、
フレキシブルなドーナツ状の磁気シート７と、そのの中
央穴に装着された金属製または合成樹脂製のセンターハ
ブ８とから構成されている。前記磁気シート７は図３に
示すように、例えばポリエチレンテレフタレートなどか
らなる熱可塑性のベースフィルム９と、その両面に塗着
形成された磁性粉末と有機化合物からなるバインダーと
を含む磁性層１０ａ、１０ｂとから構成されている。

【００２３】そして一方の磁性層１０ａの表面に磁気デ
ィスク２の中心点１３を中心にして、多数の磁気ヘッド
トラッキング用光学トラック（以下、光学トラックと略
称する）１２が同心円状または渦巻状（本実施例では同
心円状）に形成され、各光学トラック１２間に平坦なデ
ータトラック２１が形成されている。

【００２４】前記光学トラック１２は、センターハブ８
を取り付けた磁気ディスク２を、レーザーカッティング
マシンのディスク回転テーブル上にセットし、水平に支
持した磁気ディスク２を所定の速度で回転させながら、
磁性層１０ａにアルゴンイオンレーザービームを同心円
状もしくは渦巻き状に照射して磁性層１０ａを局部的に
焼いて、幅２〜５μｍで、多数の凹部が間欠的に連なっ
た光学トラック１２を形成する。

【００２５】図４ないし図６は、磁気ディスク２のトラ
ッキングサーボを説明するための図である。情報の記録
再生時には図４に示すように、磁気ディスク２が磁気ヘ
ッド３０ａ、３０ｂの間で挟持された状態で回転する。

【００２６】磁気ヘッド３０ａの方には、トラッキング
サーボ用の光を照射する例えばＬＥＤ等の発光素子３１
と、磁性層１０ａからの反射光を受光する受光素子群３
２が一体に取り付けられ、発光素子３１と受光素子群３
２が取り付けられている部分は磁気ディスク２側に向け
て開口している。

【００２７】前記受光素子群３２は４つの受光素子３２
ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄが図５に示すように配置さ
れており、２本の磁気ヘッドトラッキング用光学トラッ
ク１２，１２と、その間にあるデータトラック１３の上
で反射された光は、この受光素子３２ａ、３２ｂ、３２
ｃ、３２ｄで受光される。

【００２８】各受光素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２
ｄの出力は、図６に示すようにサーボ信号演算部３３に
入力され、このサーボ信号演算部３３で求められた位置
修正信号がヘッド駆動制御部３４に入力されて、それか
らの制御信号に基づいて磁気ヘッド３０ａ，３０ｂのト
ラッキング制御がなされる。なお図中の３５は、磁気デ
ィスク２を回転駆動するためのモーターである。

【００２９】前記位置修正信号の出力は、凹部の光学ト
ラック１２と凹部のないデータトラック１３との光量差
（明暗差）が大きいほど大きくなるように構成されてお
り、そのため所定の位置修正信号出力を得るには光学ト
ラック２０を構成する凹部の深さが一定値以上なければ
ならない。

【００３０】次に本発明の具体的な実例について説明す
る。（実例１）バリウムフェライト磁性粉末（保磁力１５００Ｏｅ、飽和磁力６０ｅｍｕ／ｇ、平均粒径０．０４μｍ）１００重量部塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体（積水化学工業社製：エスレックＥ）５５重量部ポリウレタン樹脂（日本ポリウレタン工業社製：Ｎ−２３０１）３３重量部三官能性イソシアネート架橋剤（日本ポリウレタン工業社製：コロネートＬ）２２重量部アルミナ（住友化学工業社製：ＡＫＰ−２８）５０重量部オレイン酸オレイル１０重量部シクロヘキサノン７１０重量部トルエン７１０重量部メチルエチルケトン９５０重量部上記組成の磁性塗料を厚さ６２μｍのポリエチレンテレ
フタレートフィルムの両面に塗布し、乾燥後にカレンダ
ー処理を施し、厚さがそれぞれ０．７μｍの磁性層を有
する原反シートを造る。

【００３１】この原反をドーナツ状に打ち抜いて磁気シ
ート７を得て、磁気シート７の中央部にセンターハブ８
を取り付けてフレキシブルな磁気ディスク２を構成す
る。

【００３２】この磁気ディスク２をレーザーカッティン
グマシンのディスク回転テーブルにセットし、磁気ディ
スク２を回転させながら、大気中においてアルゴンイオ
ンレーザー光線を幅５μｍで磁性層１０ａに照射して表
面を局部的に焼き、螺旋状に多数の凹部を連ねた光学ト
ラック１２を形成する。

【００３３】この際、照射するレーザー光線の出力を次
の表１に示すように７段階（0.15Ｗ，0.2 Ｗ，0.25Ｗ，
0.3 Ｗ，0.4 Ｗ，0.5 Ｗ，0.6 Ｗ）に変化させて、７種
類の磁気ディスクを作成した。

【００３４】（実例２）磁性層の厚さが２．５μｍであ
る以外は前記実例１と同様の方法で７種類の磁気ディス
クを作成した。

【００３５】（実例３）前記実例１のバリウムフェライ
ト磁性粉末の代わりにメタル磁性鉄粉（保磁力１５００
エルステッド、ＢＥＴ表面積４０ｍ²／ｇ、平均粒径
０．２μｍ）を１００重量部用いた以外は実例１と同様
の方法で７種類の磁気ディスクを作成した。

【００３６】（実例４）磁性層の厚さが２．０μｍであ
る以外は前記実例３と同様の方法で７種類の磁気ディス
クを作成した。

【００３７】

【表１】

【００３８】（ディスク変位量の測定）各実例で作成し
た磁気ディスク２を図７に示すディスク反り測定装置の
ディスク駆動テーブルル４０上にセットし、磁気ディス
ク２を回転させながらレーザー式変位計４１で磁気ディ
スク２のうねり変位量を測定した。情報の記録再生時に
は、図４に示すように磁気ディスク２が磁気ヘッド３０
ａ、３０ｂの間で挟持された状態で回転しているため、
磁気ディスク２の反りによる変位量が大きいと記録再生
出力が不安定になる。

【００３９】この測定においてデータトラックの最外周
部で測定した最大変位量が磁気ディスク２の回転角４５
°の範囲内で５０μｍ以内の場合を良品（○印）、それ
を越えた場合を不良品（×印）として評価した。

【００４０】（位置修正信号出力の測定）前述したよう
に発光素子３１から照射された光に対して凹部を有する
光学トラック１２と凹部をもたないデータトラック１３
との明暗差が大きいほど、サーボ信号演算部３０（図６
参照）で求められる位置修正信号の出力は大きい。

【００４１】正確なトラッキング制御を行うためには位
置修正信号の出力が所定値以上必要であり、そのために
は光学トラック１２上に配列される凹部の深さが一定値
以上なければならない。

【００４２】この測定において光学トラック１２の最内
周部において位置修正信号の出力が５Ｖ以上の場合を良
品（○印）、それ未満の場合を不良品（×印）として評
価した。

【００４３】この表から明らかなように、実例１におい
て十分な位置信号出力を得るためには、カッティングレ
ーザー出力を０．４Ｗ以上に上げなければならない。と
ころが０．５Ｗ以上にレーザー出力を上げた場合、磁性
層を担持しているベースフィルムの変位量が前述した図
９のように大きくなり、そのために記録再生出力が不安
定になる。従ってこの磁気ディスクを使用した場合のカ
ッティングレーザー出力は０．４Ｗ近辺で厳密に管理し
なければならず、その結果生産性が悪い。

【００４４】実例２のように磁性層の厚みを２．５μｍ
と比較的厚くしたものでは、カッティング時の熱がベー
スフィルムに伝わりにくいため、カッティングレーザー
出力を上げても磁気ディスクの変位量が実例１ほど増加
せず、カッティングレーザー出力条件は０．４〜０．５
の範囲に拡張できる。しかしこの磁気ディスクでは磁性
層が厚いため、オーバーライト特性等の磁気特性が低下
してしまい好ましくない。

【００４５】これに対して金属成分（鉄）を含有した磁
気ディスクを使用した実例３，４では、カッティングレ
ーザー出力条件は０．２５〜０．４Ｗと出力の低い方へ
拡張できる。これによりカッティング時の熱がベースフ
ィルムに伝わる前に、磁性層のカッティングが完了する
ため、磁気ディスクの変位量が大きくならずに、十分な
位置信号出力を得ることができる。また、カッティング
レーザー出力管理の幅が広がり、そのために厳密な出力
管理が必要でなくなり生産性が向上する。

【００４６】また実例３，４のように磁性層の厚さが２
μｍ以下であると、オーバーライト特性等の磁気特性も
良好である。

【００４７】図８は、本発明の他の実施例に係る磁気カ
ードの平面図である。この図に示すようにカード基板５
０の所定位置に磁気テープ５１が埋設されており、この
磁気テープ５１のカード挿入方向上流部に光学識別部５
２が設けられている。

【００４８】この光学識別部５２には図示されていない
が、多数の溝状凹部からなるバーコードが形成されてい
る。このバーコードも前記実施例と同様に、磁気テープ
５１の磁性層中に鉄粉などの酸素と結合して発熱する物
質と有機化合物からなるバインダーとが混在しており、
レーザー光線を照射することにより彫設される。

【００４９】そしてこのバーコード情報と、磁気テープ
５１中に記録されている磁気情報と、カード操作者がカ
ード使用機器にキー入力した入力情報とが一致した場合
に当該磁気カードは真正なものであると判断されるよう
になっている。

【００５０】前記実施例では磁気記録媒体上に形成され
る微細パターンの場合について説明したが、本発明はこ
れに限定されるものではなく、例えばラベル、シールな
どにも応用可能である。

【００５１】前述のように薄膜に形成されるパターンの
幅よりも小さい粒径の発熱物質を使用することにより、
より微細なパターンを形成することができる。

【００５２】前記実施例では発熱物質として金属鉄を使
用したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例
えば他に銅、亜鉛の単独あるいは鉄合金、銅合金、亜鉛
合金などのように鉄、銅、亜鉛のグープから選択された
少なくとも１種の金属成分を含んだ物質が好適である。

【００５３】前記実施例では熱変形の起き易い物体とし
てポリエチレンテレフタレートフィルムを使用した例を
示したが、他に例えばビニル系樹脂、ポリオレフィン系
樹脂、ポリアミド系樹脂など各種熱可塑性樹脂からなる
フィルム状体、帯状体、小片状体などにも適用可能であ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、薄膜中に
酸素と結合して発熱する物質を含ませることにより、所
定のレーザー光線を照射した際に前記発熱物質で薄膜中
での発熱が局部的にかつ短時間に起こるから、必要最低
限の熱量と時間で加工が完了し、加工部周辺の熱による
変質、変形の起きる危険性がなくなり、精密な加工が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る磁気ディスクの一部断面
拡大図である。

【図２】その磁気ディスクを使用した磁気ディスクカー
トリッジの一部を分解した斜視図である。

【図３】その磁気ディスクの平面図である。

【図４】その磁気ディスクを用いた際の磁気ヘッドのト
ラッキングサーボを説明するための断面図である。

【図５】そのトラッキングサーボのための受光素子の配
置状態を示す説明図である。

【図６】その磁気ディスクを用いた際の磁気ヘッドのト
ラッキングサーボを説明するための図である。

【図７】磁気ディスクの反り測定装置を説明するための
図である。

【図８】本発明の他の実施例に係る磁気カードの平面図
である。

【図９】従来のレーザー光線による加工技術の説明図で
ある。

【符号の説明】

２磁気ディスク９ベースフィルム１０ａ，１０ｂ磁性層１２ヘッドトラッキング用光学トラック１３データトラック５０カード基板５１磁気テープ５２光学識別部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱変形の起き易い物体の表面に薄膜を形
成し、その薄膜にレーザー光線を照射して加熱すること
により薄膜に微細な凹部状のパターンを形成する微細加
工用被物体において、前記薄膜中に酸素と結合して発熱
する物質を含有させたことを特徴とする微細加工用被物
体。
【請求項２】前記発熱物質の粒径が、薄膜に形成され
るパターンの幅より小さいことを特徴とする請求項１記
載の微細加工用被物体。
【請求項３】前記発熱物質がＦｅ、Ｃｕ、Ｚｎのグル
ープから選択された少なくとも１種の金属成分を含んで
いることを特徴とする請求項１または２記載の微細加工
用被物体。
【請求項４】前記熱変形の起き易い物体が薄い熱可塑
性のプラスチックフィルムであることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれか記載の微細加工用被物体。
【請求項５】前記薄膜が有機化合物を含有しているこ
とを特徴とする請求項１ないし４のいずれか記載の微細
加工用被物体。
【請求項６】前記薄膜中に発熱物質と有機化合物が混
在していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
か記載の微細加工用被物体。
【請求項７】前記発熱物質が金属磁性体で、前記薄膜
が情報を記録する磁性層であることを特徴とする請求項
１ないし６のいずれか記載の微細加工用被物体。
【請求項８】前記薄膜に形成されるパターンがヘッド
トラッキング用光学トラックであることを特徴とする請
求項７記載の微細加工用被物体。
【請求項９】前記薄膜の膜厚が２μｍ以下であること
を特徴とする請求項７または８記載の微細加工用被物
体。
【請求項１０】熱変形の起き易い物体の表面に薄膜を
形成し、その薄膜にレーザー光線を照射して加熱するこ
とにより薄膜に微細な凹部状のパターンを形成する微細
加工方法において、前記薄膜中に酸素と結合して発熱する物質を含有させ、
酸素が存在する雰囲気中において前記薄膜にレーザー光
線を照射して所定のパターンを形成することを特徴とす
る微細加工方法。
【請求項１１】前記発熱物質の粒径が、薄膜に形成さ
れるパターンの幅より小さいことを特徴とする請求項１
０記載の微細加工方法。
【請求項１２】前記発熱物質がＦｅ、Ｃｕ、Ｚｎのグ
ループから選択された少なくとも１種の金属成分を含ん
でいることを特徴とする請求項１０または１１記載の微
細加工方法。
【請求項１３】前記熱変形の起き易い物体が薄い熱可
塑性のプラスチックフィルムであることを特徴とする請
求項１０ないし１２のいずれか記載の微細加工方法。
【請求項１４】前記薄膜が有機化合物を含有している
ことを特徴とする請求項１０ないし１３のいずれか記載
の微細加工方法。
【請求項１５】前記薄膜中に発熱物質と有機化合物が
混在していることを特徴とする請求項１０ないし１４の
いずれか記載の微細加工方法。
【請求項１６】前記発熱物質が金属磁性体で、前記薄
膜が情報を記録する磁性層であることを特徴とする請求
項１０ないし１５のいずれか記載の微細加工方法。
【請求項１７】前記薄膜に形成されるパターンがヘッ
ドトラッキング用光学トラックであることを特徴とする
請求項１６記載の微細加工方法。
【請求項１８】前記薄膜の膜厚が２μｍ以下であるこ
とを特徴とする請求項１６または１７記載の微細加工方
法。