JPH1128591A

JPH1128591A - テクスチャ加工装置

Info

Publication number: JPH1128591A
Application number: JP9195200A
Authority: JP
Inventors: Noriya Wada; 憲也和田; Hisayoshi Ichikawa; 久賀市川; Kazuto Kinoshita; 和人木下; Shinji Sugizaki; 真二杉崎
Original assignee: Hitachi Electronics Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi High Tech Corp
Priority date: 1997-07-07
Filing date: 1997-07-07
Publication date: 1999-02-02
Also published as: US6004487A

Abstract

(57)【要約】【目的】ガラス製等のディスク表面にレーザを用いた
テクスチャ加工を行う際に、このディスク表面に形成さ
れるバンプ径を所望に調整できるようにする。【構成】ＣＯ₂ レーザからなるレーザ光源１からのレ
ーザビームはパルス化されると共にガラス製のディスク
２に対してバンプを形成するのに最適なパワーとなるよ
うに調整された上で、入射面２０ａが平面で、出射面２
０ｂが円錐面となった第１のコーンレンズ２０と、第２
のコーンレンズ２１は入射面２１ａが円錐面で、出射面
２１ｂが平面となった第２のコーンレンズ２１はとから
なる輪帯開口ビームエキスパンダ６により所定の外径及
び内径に拡大した円環状ビームに変換し、かつ平行光束
化させた上で、対物光学系７によりディスク２の所定の
位置に照射される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス製等の磁気
ディスク基板の表面に、磁気ヘッドの浮上特性を良好に
するために、所定幅の円環状の領域に微小凹凸を形成す
るためのテクスチャ加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータ等の外部記憶装置等として
用いられる磁気ディスク装置は、駆動手段としてのスピ
ンドルに磁気ディスク（以下、単にディスクという）を
装架させて、このディスク表面に形成された磁気記録膜
に磁気ヘッドで情報を書き込んだり、読み出したりする
ものである。ドライブ時には、スピンドルでディスクを
回転駆動すると共に、磁気ヘッドをディスクに非接触状
態で対面させる。一方、ディスクが静止状態にある時に
は、磁気ヘッドはディスクとは非接触状態に保持される
のではなく、ディスク表面の所定の位置に当接させる。
従って、情報の書き込みや読み出しを行うために、ディ
スクを回転駆動すると、まず静止状態にある磁気ヘッド
をディスク表面から浮上させて、回転によりディスク表
面に形成される層流の作用で磁気ヘッドをディスク表面
に対して、一定のギャップを形成した状態で対面させる
ようにする。磁気ヘッドの起動及び停止をこのようにし
て行う方式は接触起動停止（ＣＳＳ）方式と呼ばれるも
のである。

【０００３】以上のように、磁気ディスクをこのＣＳＳ
方式で駆動する場合には、ディスクには、その静止時に
磁気ヘッドが当接する領域、即ちＣＳＳ領域が形成され
る。従って、ディスクにはこのＣＳＳ領域と情報が書き
込まれるデータ領域とが形成され、ＣＳＳ領域は、通
常、データ領域の内側に位置しており、磁気ヘッドが当
接するのに必要な所定の幅を有する円環状に形成され
る。ディスクの回転開始時におけるＣＳＳ領域からの磁
気ヘッドの浮上動作及びディスクの回転停止時に磁気ヘ
ッドがＣＳＳ領域に当接する動作がＣＳＳ動作であり、
このＣＳＳ動作において要求されるのは、ディスクの回
転開始に追従して円滑かつ迅速に磁気ヘッドが浮上し、
この磁気ヘッドがディスク表面にスティックしないよう
になし、またディスクの回転が停止する際には磁気ヘッ
ドはディスク表面を円滑に接触し、かつ停止までの間の
摩擦を極力抑制しなければならないということである。

【０００４】以上のＣＳＳ動作を良好ならしめるため
に、ディスク表面のＣＳＳ領域には微小凹凸を形成する
と共に、この部位には潤滑剤が塗布される。このよう
に、ＣＳＳ領域ではディスク表面に凹凸が存在すること
が必要になるが、磁気ヘッドが浮上して、データ領域に
移行した時には、磁気ヘッドの安定性を図るように、デ
ータ領域は平滑で、何等の突起も存在しないようにしな
ければならない。とりわけ、近年においては、情報記録
の高密度化等の観点から磁気ヘッドを極微少量浮上させ
る場合には、ディスクにおけるデータ領域の平滑度はよ
り高精度に確保すると共に、ＣＳＳ領域における凹凸は
極めて微小にして均等に形成されていなければならな
い。しかもＣＳＳ領域の幅が必要以上大きくなると、そ
れだけデータ領域が狭くなるから、この幅寸法の管理も
厳格に行う必要がある。

【０００５】このように、ＣＳＳ領域に微小凹凸を形成
する処理がテクスチャ加工である。このＣＳＳ領域にお
けるテクスチャ加工は、例えば研磨材を研磨テープでデ
ィスク表面に当接させてその表面を研磨したり、またエ
ッチング等の化学的処理によっても行うことができる。
ただし、ＣＳＳ領域はディスク表面のうちの極めて限定
され、厳格に幅寸法が管理された範囲であり、かつ凹凸
は微小で均一とすることから、研磨テープや化学的処理
によって限られた領域に正確に加工を行うのは極めて困
難であり、十分なテクスチャ加工精度が得られない。

【０００６】近年においては、ＣＳＳ領域のテクスチャ
加工として、レーザパルスを用いて行う方式が実用化さ
れている。このレーザパルスによるテクスチャ加工は、
レーザパルスをディスク表面に照射して、そのエネルギ
で局部的な加熱を行うことによりディスク表面近傍を溶
融乃至軟化させることにより凹凸を形成するようになさ
れる。そして、レーザパルスの照射により生じる凹凸の
１単位はバンプと呼ばれるものである。従って、所定の
幅で、均一な密度で所定の形状のバンプを形成するよう
にしなければならない。

【０００７】レーザテクスチャ加工装置としては、レー
ザ光源と、このレーザ光源からのレーザビームをディス
クに照射するためのレーザパルス照射光学系とから構成
される。レーザ光源からのレーザパルスをレーザパルス
照射光学系で、所定のパワーで、所定のビーム径となる
ように集光させるようにしてディスク表面に照射する
が、ディスクを回転駆動しながら、レーザパルスを所定
の時間間隔をもって照射し、かつレーザパルスを打ち込
む位置をディスクの半径方向に移動させることにより、
ディスク表面のうちの限られたＣＳＳ領域に正確に、し
かも微小で均一な凹凸を形成できる。また、レーザパル
スの照射間隔と、ディスクの回転速度及びレーザパルス
の打ち込み位置の移動速度とを適宜設定すれば、形成さ
れる凹凸の密度等を調整することもできる。

【０００８】ところで、磁気ディスクを構成する素材と
しては、アルミニウム等の金属板が従来から用いられて
いるが、近年においては、電気絶縁性を有する無機物か
らなるガラス製のディスクが開発・実用化されるに至っ
ている。ガラス製のディスクにあっては、透明乃至半透
明なものであり、かつ脆弱な部材である。従って、レー
ザビームの波長によっては、照射されたレーザパルスは
ディスク中を透過してしまい、このディスクにレーザの
エネルギを吸収させることができないことから、テクス
チャ加工を施せないことになる。

【０００９】特開平４−３１１８１４号公報には、ガラ
ス製のディスクに対するレーザテクスチャに関する一方
式が提案されている。この公知のテクスチャ方式は、デ
ィスクの下部にバックプレートを配設し、レーザビーム
はディスクを透過させて、バックプレートに照射し、こ
のバックプレートにおけるレーザビーム照射領域で微細
粒子を溶融飛散させて、ディスクのバックプレートへの
対向面に衝突させるようになされる。このように、微細
粒子を衝突させると、この衝突部位が凹凸状に軟化変形
することになり、加工すべき表面が粗面、即ち凹凸が形
成される。

【００１０】しかしながら、この公知技術のテクスチャ
加工方式では、バックプレートから飛散する微細粒子の
方向制御を厳格に行えないことから、テクスチャゾーン
を厳格に設定するのは極めて困難であり、しかも微細粒
子の飛散方向を厳格に制御できないことから、ディスク
への衝突時の角度等によりディスク表面に形成される凹
凸にばらつきが生じ、高精度なテクスチャ加工を行うの
は著しく困難である等といった問題点が生じる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ディスクを構成するガ
ラスに対して垂直な方向から光を照射しても、その光の
波長が約５μｍ以上であれば、光は透過せず、一部は反
射し、また一部はガラスに吸収される。そこで、波長が
５μｍより大きい遠赤外線領域である１０．６μｍの発
振波長を有する炭酸ガスレーザ（ＣＯ₂ レーザ）を用い
れば、このレーザ光源からのレーザビームはガラスを透
過せず、一部はガラス内に吸収される。従って、このエ
ネルギの吸収作用によりガラス表面を局部的に溶融乃至
軟化させ行う微小突起の形成は可能である。そして、Ｃ
Ｏ₂ レーザ光源を用いてテクスチャ加工を行う方式は、
特開平７−１８２６５５号公報に提案されている。この
加工方式は、ＣＯ₂ レーザ光源から出力されるレーザパ
ルスをＺｎＳｅ集光レンズでガラス面に集光させること
により、このガラス面に凹凸を形成するように構成して
いる。

【００１２】ところで、テクスチャ加工により形成され
るバンプの形状は、ＣＳＳ動作に極めて大きな影響を与
える。バンプは所定の直径と高さを有し、直径はバンプ
径、高さはバンプ高さと呼ばれるものであり、特にバン
プ径の制御は重要である。同じバンプ高さにおいて、バ
ンプ径が異なると、バンプの頂点部分の曲率が変化す
る。バンプの頂点部分は磁気ヘッドが直接接触する部位
であるから、その曲率によっては、ＣＳＳ動作を円滑に
行われない場合もある。従って、所望のバンプ径を得る
ように制御できることは、テクスチャ加工の精度の向上
にとって極めて重要である。ところが、特開平７−１８
２６５５号公報に提案されているテクスチャ加工装置に
あっては、バンプ径を制御する機構は備えておらず、発
振波長が１０．６μｍであるＣＯ₂ レーザを光源として
用いていることから、対物光学系で絞ったり、さらに絞
りを加えたりしても、せいぜい１５〜２０μｍ程度にし
かバンプ径を絞ることができない。このために、ディス
クと磁気ヘッドとの関係で、円滑なＣＳＳ動作を行わせ
るのに十分な程度、例えば１０μｍ乃至それ以下にまで
バンプ径を絞ることができない場合もある。

【００１３】本発明は以上の点に鑑みてなされたもので
あって、その目的とするところは、ガラス製等のディス
ク表面にレーザを用いたテクスチャ加工を行う際に、こ
のディスク表面に形成されるバンプ径を所望に調整でき
るようにすることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前述の目的を達成するた
めに、本発明は、ディスクを回転駆動する間に、レーザ
ビームパルスを半径方向に相対移動させながら照射する
ことにより、このディスク表面に所定の幅にわたってテ
クスチャ加工を行うために、レーザ光源と、このレーザ
光源から前記ディスクの表面にレーザパルスを照射する
レーザパルス照射用光学系とを備え、そのレーザパルス
照射用光学系は、レーザビームを所定の内径及び外径を
有する円環状ビームとした上で、この円環状ビームを平
行光束化するための輪帯開口ビームエキスパンダと、こ
の輪帯開口ビームエキスパンダにより平行光束化された
円環状ビームを前記ディスクの表面に集光させるための
対物光学系とを備える構成としたことをその特徴とする
ものである。

【００１５】ここで、レーザ光源としては、ガラス製の
ディスクを用いる場合には、このガラスを透過しない波
長のレーザビームを出射するもの、例えばＣＯ₂ レーザ
を用いることができる。また、輪帯開口ビームエキスパ
ンダは、入射面側が平面で、出射面側が円錐面となった
第１のコーンレンズと、この第１のコーンレンズの円錐
面に対面し、入射面側が円錐面で、出射面側が平面とな
った第２のコーンレンズとから構成することができる。
そして、第１，第２のコーンレンズは、相互に近接・離
間する方向に位置調整可能とすると、対物光学系で集光
させた時のビーム径の調整を行うことができる。ディス
クには、所定の領域にテクスチャ加工を行うが、このた
めには対物光学系を輪帯開口ビームエキスパンダに対し
て光軸方向に移動可能な構成とするのが好ましい。特
に、対物光学系は、輪帯開口ビームエキスパンダから平
行光束化された円環状ビームの光路を９０°曲げるミラ
ーと共にディスクの半径方向に移動可能な構成とする
と、光学系とディスクとの干渉を防ぎ、また種々の光学
部品をコンパクトに配置する上で有利である。輪帯開口
ビームエキスパンダでは、集光位置でのビーム径を制御
できるが、さらにビームパワーの制御も行うには、輪帯
開口ビームエキスパンダの入射側には、レーザ光源から
出射されたレーザビームのパワーを調整する調光手段を
設ける構成とすれば良い。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図面を参照して詳細に説明する。まず、図１にレ
ーザビームを用いたテクスチャ加工装置の基本的な光学
構成についての一例を示す。なお、本発明はこの図１に
示した光学構成に限定されるものではないことは言うま
でもない。

【００１７】而して、図中において、１はレーザ光源、
２はこのレーザ光源１からのレーザビームによりテクス
チャ加工されるディスクである。ここで、ディスク２は
強化ガラス等のガラスで形成されており、円環状薄板か
らなるものである。このレーザ光源１はＣＯ₂ レーザか
らなり、パルス発振するものもあるが、連続発振するも
のであっても良い。ここで、ＣＯ₂ レーザの発振波長は
遠赤外領域の１０．６μｍである。このレーザ光源１か
らレーザビームはレーザパルス照射用光学系を介してデ
ィスク２に照射される。まず、レーザビームはＮＤフィ
ルタ３を透過するようになっており、これによりレーザ
光量の調整が行われる。レーザ光源１からの連続波レー
ザビームは、パルス光発生器４によりパルス波に変換さ
れる。このパルス光発生器３は、通常は、ＡＯＭ（音響
光学素子）や、ＥＯＭ（電気光学素子）等の変調素子で
構成することができる。なお、レーザ光源１として、パ
ルス発振するタイプのものを使用することもでき、この
場合には、パルス発生器４を設ける必要はない。また、
レーザ光源１の光量等によってはＮＤフィルタ３も設け
なくとも良い。

【００１８】パルス光発生器４で生成されたレーザパル
スは調光手段５により、そのパワーの調整が行われる。
ここで、ディスク２は脆弱部材であるガラスからなるも
のであるから、レーザ光源１から出射されるレーザパル
スのパワーをそのままの状態でディスクに照射すると、
その出力レベルによっては、脆弱なガラスが破損するお
それがあるから、このガラスが破損しないように保護す
るために、レーザパルスのパワーを減衰させる。また、
ディスク２に照射されるレーザのパワーはバンプ高さに
影響を与えることから、バンプ高さの制御するために
も、レーザパワーを適切な値となるまで減衰させる。さ
らに、出力パワーのレベルの一定化を図る必要もある。
調光手段５は以上の制御を行うためのものである。

【００１９】そこで、図２に調光手段５の具体的な構成
を示す。なお、調光手段としては、これ以外にも、例え
ばＡＯＭやＥＯＭ等の変調素子を用いて形成することも
できる。而して、図２から明らかなように、調光手段５
は、前後の両端面に入射口１０ａ，出射口１０ｂを形成
したハウジング１０を有し、このハウジング１０内に複
数枚の透光板１１ａ〜１１ｄ（透光板を総称する場合に
は、符号１１を用いる）が設けられている。透光板１１
としては、１０．６μｍの波長を透過させるものからな
り、ゲルマニウム（Ｇｅ）の単結晶板やＫＣｌ板、Ｚｎ
Ｓｅ（ジンクセレン）板等を用いることができ、特にＺ
ｎＳｅ板が好適に用いられる。

【００２０】透光板１１は２組用いられ、各組は１また
は２枚で構成される。透光板１１を光軸に対して傾ける
と、入射光の一部が反射することになる結果、出力光の
パワーは反射した分だけ減衰させることができる。そし
て、透光板１１に反射した光は、ハウジング１０の内面
で吸収させるようにしており、このためにハウジング１
０の内面は反射防止措置、たとえば反射防止コーティン
グを施すか、表面そのものを粗面にする等の加工が施さ
れている。

【００２１】図２では、２組それぞれ２枚の透光板１１
が設けられており、これら４枚の透光板１１は、入射口
１０ａ側から順にそれぞれ１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１
１ｄの符号が付されている。透光板１１ａと透光板１１
ｂとは所定の間隔を置いて配置されており、同時に同じ
方向に傾けられるように、傾動軸１２ａに一体的に連結
されている。また、透光板１１ｂと透光板１１ｃとは、
透光板１１ａと透光板１１ｂとの組の間隔と同じ間隔を
隔てて配置されており、傾動軸１２ｂにより一体的に回
動されるものである。これら傾動軸１２ａ，１２ｂは同
期して反対方向に同じ角度だけ回動するものであり、そ
の回動駆動は、マニュアル操作で行うこともできるが、
駆動手段により自動的に回動させるように構成すること
もできる。特に、出力パワーの安定化を図るには、ステ
ッピングモータ等のように微細な調整が可能な駆動手段
で構成するのが好ましい。

【００２２】以上のように、透光板１１ａ，１１ｂの組
と、透光板１１ｃ，１１ｄの組と傾けることにより、入
射口１０ａから入射された光は、これら４枚の透光板１
１ａ〜１１ｄを透過する間に一部が反射し、この反射比
率を制御することにより透過光量の制御を行うことがで
きる。また、２組を反対方向に同じ角度だけ傾けること
により、入射光の光路と出射光の光路との光軸が正確に
一致することになる。しかも、各透光板１１ａ〜１１ｄ
からの２次反射光が出力光と干渉しないようにするため
に、これらの１面、例えば出射口１０ｂ側の面は所定角
度の傾斜を持たせた非平行平面板を用いている。

【００２３】ここで、レーザ光源１から出射されるレー
ザ光は直線偏光成分の光であって、しかもその偏光方向
は一方向である。そして、調光手段５を構成する４枚の
透光板１１ａ〜１１ｄは、その傾き方向とレーザ光の偏
光面との関係で、図３に示した減衰特性が得られる。こ
の図の実線は、図４に示したレーザ光源１からのレーザ
ビームの偏向面Ｐと直交する回動軸Ａ₁ 回りに透光板１
１を傾けた時の傾き角θに対する光の減衰率特性を示
し、また点線は、偏向面Ｐと平行な回動軸Ａ₂ 回りに透
光板１１を傾けた時における傾き角θに対する減衰率特
性を示す。従って、この減衰率特性を利用して、レーザ
光源１から出射されるレーザビームのパワーを大きく減
衰させたい時には、２組各２枚の透光板１１ａ〜１１ｄ
を回動軸Ａ₁ を中心として傾けるように構成すれば良
く、またパワーを微細に制御するには、回動軸Ａ₂ を中
心として傾けるように構成すれば良い。

【００２４】以上のことから、レーザ光源１から出射さ
れるレーザビームのパワーを大きく減衰させ、かつその
出力を微細に制御する場合には、調光手段５を２つ用
い、レーザ光源１側に位置させた第１段では透光板１１
を回動軸Ａ₁ を中心として傾けるようになし、次いで第
２段で回動軸Ａ₂ を中心として透光板１１を傾けるよう
にして調光する構成とするのが好ましい。また、第１段
の調光手段は、透光板に所定の傾き角を持たせた状態で
固定し、第２段の調光手段においては、より微細に出力
パワーを制御すると共に、出力の変動を防止するため
に、この第２段の調光手段の出力をサンプリングして、
フィードバック制御により第２段の調光手段における透
光板の傾き角を微調整するように構成することも可能に
なる。

【００２５】図１の構成においては、調光手段５により
レーザビームのパワーを制御するようにしているが、こ
の出力パワーを微細に、しかも安定した状態に正確に制
御するために、ビームサンプラ１３と、フォトディテク
タ１４とからなる出力パワー検出機構を設けている。そ
して、この出力パワー検出機構からの信号に基づいて、
駆動手段により透光板１１ａ〜１１ｄをステッピングモ
ータ等の駆動手段で傾動駆動するようになし、もって出
力パワーを一定化させる制御部１５とを設ける構成とし
ている。これによって、調光手段５からの出力パワーの
安定化が図られて、常に一定のパワーのレーザビームが
得られる。

【００２６】以上のようにして、レーザ光源１からのレ
ーザビームはパルス化されると共にガラス製のディスク
２に対してバンプを形成するのに最適なパワーとなるよ
うに調整される。そして、このレーザビームはさらに輪
帯開口ビームエキスパンダ６により円環状ビームに変換
し、かつ平行光束化させた上で、対物光学系７によりデ
ィスク２の所定の位置に照射されることになる。

【００２７】そこで、輪帯開口ビームエキスパンダ６の
構成を、図５に示す。この図から明らかなように、輪帯
開口ビームエキスパンダ６は２つのコーンレンズ２０，
２１から構成される。第１のコーンレンズ２０は、その
入射面２０ａが平面で、出射面２０ｂが円錐面となって
おり、これに対して第２のコーンレンズ２１は入射面２
１ａが円錐面であり、出射面２１ｂが平面となってい
る。レーザビームの光路において、第１のコーンレンズ
２０は第２のコーンレンズ２１の前方側に配置される。
また、第２のコーンレンズ２１の口径は、第１のコーン
レンズ２０の口径より大きくなっている。このように構
成することによって、第１のコーンレンズ２０の入射面
２０ａに平行光が入射されると、円錐面からなる出射面
２０ｂから出射される際に円環状ビームとなり、この第
１のコーンレンズ２０と第２のコーンレンズ２１との間
の距離Ｄに応じて、この円環状ビームの内径及び外径が
拡大して行く。そして、第２のコーンレンズ２１を透過
させることによって、平行光束化することになる。ここ
で、これら第１，第２のコーンレンズ２０，２１は、１
０．６μｍの波長光を透過させる関係から、調光手段５
の透光板１１と同様、ＺｎＳｅで形成する。また、対物
光学系７を構成するレンズも同様である。

【００２８】以上のように、２枚のコーンレンズ２０，
２１からなる輪帯開口ビームエキスパンダ６を用い、か
つ図５に矢印で示したように、第２のコーンレンズ２１
を第１のコーンレンズ２０に対して近接・離間させる
等、２枚のコーンレンズ２０，２１間の距離Ｄを変化さ
せることによって、対物光学系７によりディスク２の表
面に集光させた時に、そのビーム径を任意に制御できる
ようになる。また、２枚のコーンレンズ２０，２１の頂
角を変えることによっても、同様に円環状ビームの内径
及び外径を変化させることができる。

【００２９】対物光学系７を用いてレーザビームを所定
の位置に集光させるに当っては、対物光学系７への入射
光が図６（ａ）のようにガウシアンな光と、図６（ｂ）
のように平行光束化した光とするのが一般的である。こ
れに対して、輪帯開口ビームエキスパンダ６を介する
と、図６（ｃ）に示した円環状ビームとなって対物光学
系７に入射される。入射光が図６（ａ），（ｂ），
（ｃ）である場合において、対物光学系７により集光さ
せた光のビームパターンをそれぞれ図７（ａ），
（ｂ），（ｃ）に示す。図７（ａ）及び（ｂ）のビーム
パターンと同図（ｃ）のビームパターンとを比較する
と、ビーム径は図７（ｃ）のものが最も小さくなること
が解る。ただし、図７（ｃ）のビームパターンでは回折
光がかなり顕著に現れることになる。

【００３０】一般に、レンズに光を入射した時に、中央
部に対して周辺部を通る光は空間周波数が高いことか
ら、従って空間周波数の高い成分のみを透過させるよう
に、輪帯開口ビームエキスパンダ６により対物光学系７
への入射光を円環状ビームとした時には、それだけビー
ム径を絞ることができる。特に、ビームエキスパンダで
ビームを拡径させた時に、一般のビームエキスパンダで
円形のビームとなるように拡径させた場合と、輪帯開口
ビームエキスパンダ６を用いて同じ外径の平行光束とな
るように拡径させた時に、内径を大きくすればするほど
空間周波数が高くなるから、対物光学系７で集光させた
時のビーム径はより小さくなる。

【００３１】そこで、本発明者等は、一般的なビームエ
キスパンダを用いてビーム径を拡大すると共に平行光束
化させた光と、輪帯開口ビームエキスパンダ６を用いて
円環状ビームとした場合において、対物光学系の焦点付
近の光の振幅分布を確認した。その結果を図８に示す。
図８（ａ）は一般的なビームエキスパンダを用いた断面
が円形となったビームの場合を示し、同図（ｂ）は円環
状ビームとなし、この円環状ビームの外径α′は（ａ）
と同じで、内径αの外径α′に対する比、α／α′＝
０．６とした。同図（ａ），（ｂ）における中心の位置
は幾何学的な焦点位置であり、上側に示した波形は光軸
と直角な面における光の振幅であり、右側に示したのは
光軸上での光の振幅である。これらの波形のうち、上側
の波形の振幅は焦点深度を表し、また右側の波形は集光
スポットの半径を表す。図８の（ａ）と（ｂ）とを比較
すると明らかなように、（ｂ）の方が（ａ）より焦点深
度が深く、またスポット径が小さいことが解る。

【００３２】ただし、（ｂ）の波形にあっては、回折に
よる影響が（ａ）より大きいが、レーザビームをガラス
に照射した時に、バンプを形成するのに寄与するのは、
レーザパワーのピーク近傍であるから、この回折はバン
プ形成に対して影響を及ぼすことはない。従って、バン
プ径は（ｂ）の方が（ａ）より実質的に小さくなる。し
かも、バンプ径を決定する集光スポット径は、輪帯開口
ビームエキスパンダ６を構成する第１，第２のコーンレ
ンズ２０，２１間の距離Ｄを変化させることにより制御
できるから、ディスク２に形成されるバンプ径はこの輪
帯開口ビームエキスパンダ６により微細に制御できるこ
とになる。また、輪帯開口ビームエキスパンダ６を用い
ると、焦点深度も深くなることから、レーザパルス照射
用の光学系全体の組み付けも容易になる。

【００３３】そこで、図９にレーザ光を用いたテクスチ
ャ加工装置の全体構成の一例を示す。図中において、３
０はレーザ光源、３１は加工対象となるガラス製のディ
スクである。レーザ光源３０は連続発振するＣＯ₂ レー
ザからなり、電磁シャッタ付きのものである。この電磁
シャッタを備えることによって、レーザ光源３０からの
レーザビームの出射開始及び停止の制御を行えるように
なっている。

【００３４】３２はレーザ光源３０からのレーザビーム
のパワーを調整するための第１の調光手段である。この
第１の調光手段３２は、図２に示した調光手段５と同一
の構成である。レーザ光源３０からのレーザビームは、
図４に示したレーザ光源１からのレーザビームの偏向面
Ｐと直交する回動軸Ａ₁ 回りに透光板を傾けるようにし
たものであり、これによって図３の実線の制御特性が得
られる。従って、レーザビームのパワーをおおまかに制
御することができることになる。

【００３５】第１の調光手段３２によりパワーをほぼ所
望の値にまで減衰させたレーザビームは次にアイソレー
ション用ミラー３３で反射させて、その光路を９０°下
方に曲げるようにする。ここで、アイソレーション用ミ
ラー３３はレーザ光源３０から出射されたレーザビーム
の偏光方向に対してはほぼ１００％反射させるが、この
偏光方向に対する９０°の角度を持った偏光成分の光は
ほぼ完全に吸収するもので構成されている。従って、デ
ィスク３１の表面から反射した戻り光の偏光方向を、後
述するように、偏光ミラー４０で入射ビームに対して９
０°変えることによって、アイソレーション用ミラー３
３に入射された時に、ほぼ完全に吸収されて、レーザ光
源３０側に戻るのを防止することができる。この結果、
レーザ光源３０の出力が戻り光により変動するのを抑制
できるようになる。

【００３６】アイソレーション用ミラー３３で反射した
連続波レーザビームは、パルス波発生器３４で所定のパ
ルス幅とパルス間隔を有するパルスに変換される。パル
ス波発生器３４は、例えばＡＯＭ素子等で形成すること
ができ、このパルス波発生器３４で変換されたパルス間
隔を適宜設定することにより、所定密度のバンプをディ
スク３１の表面に形成することができる。

【００３７】次に、３５は第２の調光手段であって、こ
の第２の調光手段３５は、第１の調光手段３２と同様の
構成であるが、透光板の傾き方向は９０°異なってい
る。これによって、図３の点線で示した減衰特性を発揮
させることができる。この図３の点線で示した減衰特性
は、なだらかな曲線であるから、制御性がより向上し、
レーザパワーを微細に制御できるようになる。前述した
第１の調光手段３２は、その減衰特性を予め設定した固
定側のパワー制御手段であるのに対して、第２の調光手
段３５は可変のパワー制御手段として構成される。ま
た、この第２の調光手段３５による制御は、この第２の
調光手段３５の出力パワーを検出して、出力パワーに変
動があると、透光板の角度を調整することにより出力パ
ワーを一定化させるためのものでもある。このために、
第２の調光手段３５の出力側にはビームサンプラ３６が
設けられており、このビームサンプラ３６により出力レ
ーザビームを約８％程度反射させることによりサンプリ
ングを行い、この反射光をハイパワーディテクタ３７で
検出するようにしている。このハイパワーディテクタ３
７で検出レベルが変動するとその偏差分に応じて第２の
調光手段３５の透光板の傾斜角が図示しないステッピン
グモータ等の駆動手段で制御されるようになっている。

【００３８】以上のようにして、所定のパワーとなるよ
うに調整されたレーザパルスは輪帯開口ビームエキスパ
ンダ３８により円環状ビームに変換すると共に平行光束
化される。この輪帯開口ビームエキスパンダ３８の具体
的な構成及び機能については、既に説明したので割愛す
るが、この輪帯開口ビームエキスパンダ３８は、加工対
象となるディスク３１に形成されるバンプ径を制御する
ためのものであるから、必要なバンプ径が得られるよう
に、２枚からなるコーンレンズの円錐の頂角及び間隔を
設定しておくようにする。

【００３９】輪帯開口ビームエキスパンダ３８からの円
環状ビームは対物光学系ユニット３９に取り込まれる。
ここで、対物光学系ユニット３９は、偏光ミラー４０と
対物光学系４１とから構成されるが、この対物光学系ユ
ニット３９は光軸方向に移動可能となっている。このよ
うに、対物光学系ユニット３９を矢印で示したように、
光軸方向に移動させることによって、レーザパルスのデ
ィスク３１への照射位置を半径方向に変えることがで
き、ディスク３１の内周側に所定の幅を有するＣＳＳ領
域が円環状に形成されることになる。そして、輪帯開口
ビームエキスパンダ３８からの出力光は平行光束化され
ていることから、対物光学系４１と輪帯開口ビームエキ
スパンダ３８との間隔が変化しても、前側焦点位置がず
れるおそれはない。

【００４０】対物光学系ユニット３９に設けた偏光ミラ
ー４０は、光路を９０°折り返すようになっており、こ
れにより光学構成をコンパクトに配置できるようにな
る。しかも、偏光ミラー４０は、ディスク３１の表面で
反射した戻り光の偏光方向を入射光の偏光方向に対して
９０°の角度となるように偏光するようになっており、
これにより戻り光をアイソレーションミラー３３に吸収
させることができることになる。

【００４１】対物光学系４１はオートフォーカス機構付
きのものである。ここで、輪帯開口ビームエキスパンダ
３８により円環状ビームとすることによって、焦点深度
が深くなることから、対物光学系４１によるディスク３
１へのレーザパルスの集光をより正確に行えることにな
る。また、たとえ、テクスチャ加工開始時や加工中で対
物光学系ユニット４１とディスク３１との間隔が多少ず
れても、このオートフォーカス機構により補正できるこ
とから、レーザパルスをディスク３１の表面上に最も小
さいスポット径となるように確実に集光できるようにな
る。

【００４２】以上の構成を有するテクスチャ加工装置を
用いることによって、レーザ光源３０からのレーザビー
ムを、パルス波に変換すると共に、そのパワーを調整
し、かつビームパターンを制御した上で、対物光学系４
１でディスク３１に集光させることによって、このディ
スク３１のＣＳＳ領域に所望の微小凹凸を形成するテク
スチャ加工が行われる。ここで、ディスク３１はスピン
ドルに装架させて、このスピンドルによりディスク３１
を回転駆動し、かつ対物光学系ユニット３９をディスク
３１の半径方向に移動させる間にレーザパルスを順次デ
ィスク３１の表面に照射することにより、所望の密度と
なるようにテクスチャ加工を行うことができる。そし
て、レーザ光源３０における電磁シャッタの開閉による
テクスチャ開始位置及び終了位置を制御できることか
ら、限定されたＣＳＳ領域の幅寸法を正確に制御でき、
高精度で正確なテクスチャ加工を行うことができる。

【００４３】ここで、テクスチャ加工による微小凹凸の
１単位であるバンプは、用いられるレーザ光源やレーザ
パルス照射光学系、さらにはディスクの材質等により形
状が異なる。ここで、テクスチャ加工の精度としては、
均一なバンプ形状が得られることと、バンプの密度が均
一になること等により決定される。磁気ヘッドの構造や
材質等との関係で、そのＣＳＳ動作の円滑性，迅速性を
確保する上で、突起の頂点の曲率が極めて重要な要素と
なる。この曲率を制御するには、対物光学系４１による
集光位置でのレーザパルスのビーム径の制御が必要にな
るが、輪帯開口ビームエキスパンダ３８を用いることに
よって、レーザ光源の発振波長に制約を受けずにビーム
径が制御できるということは、磁気ディスク装置にディ
スク３１を組み込んでドライブする際に、当該の磁気デ
ィスク装置の磁気ヘッドにとって最適のＣＳＳ動作特性
を発揮できるバンプ形状のテクスチャ加工を施すことが
できるようになる。

【００４４】而して、本実施の形態におけるテクスチャ
加工装置にあっては、所定の出力特性を有するレーザ光
源３０を用いるが、２つの調光手段３２，３５によりレ
ーザパワーを微細に調整することができ、またパルス波
発生器３４により所望のパルスを生成できるだけでな
く、さらに対物光学系４１による集光位置でのビーム径
は輪帯開口ビームエキスパンダ３８により微細に調整で
きることは、極めて精度の高いテクスチャ加工を行える
ことになる。

【００４５】なお、前述した実施の形態において、ディ
スクの片面にテクスチャ加工を行うように構成したもの
を示したが、例えばアイソレーション用ミラー３３に代
えてビームスプリッタを設けるか、またはレーザパルス
の光路のいずれかの位置、例えばビームサンプラ３６と
輪帯開口ビームエキスパンダ３８との間の位置等にビー
ムスプリッタを設けて、レーザビームを２つに分割して
ディスク３１の表裏両面に対物光学系ユニットを配置す
るように構成すれば、表裏両面を同時にテクスチャ加工
することができる。また、ディスク３１は水平状態に保
持しても良いが、ディスク３１を垂直状態に配置した状
態でテクスチャ加工を行えば、このディスク３１の表面
に異物等が付着するおそれはない。特に、ディスク３１
をクリーンエアのダウンフロー中に配置すれば、加工中
におけるディスク３１への異物の付着はほぼ完全に防ぐ
ことができる。また、テクスチャ加工はディスクを枚葉
処理するものであるから、このテクスチャ加工の後段に
例えばスクラブ洗浄等を行う洗浄装置を付設すれば、テ
クスチャ加工から加工後の洗浄まで一貫して行うことが
できるようになる。

【００４６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ガラス
製等のディスクの限られた領域にレーザ光を用いたテク
スチャ加工を行うに当って、対物光学系によりディスク
表面にレーザビームを集光させる際に、輪帯開口ビーム
スプリッタで円環状ビームとする構成としたので、ディ
スク表面に形成されるバンプ径を所望に調整できる等の
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のテクスチャ加工装置について、その実
施の一形態の光学構成を示す構成説明図である。

【図２】調光手段の構成説明図である。

【図３】調光手段における透光板の傾き方向におけるレ
ーザパワーの減衰特性を示す線図である。

【図４】透光板とレーザパワーの減衰特性との関係を示
す説明図である。

【図５】輪帯開口ビームエキスパンダの構成説明図であ
る。

【図６】対物光学系への入射光の種々のビームパターン
を示す説明図である。

【図７】図６の各ビームパターンを対物光学系に入射し
た時における集光位置でのビームパターンを示す説明図
である。

【図８】通常のビームエキスパンダを用いた場合と、輪
帯開口ビームエキスパンダを用いた場合とでの、対物光
学系による集光位置及びその近傍での光の振幅分布を示
す説明図である。

【図９】本発明の実施の形態によるテクスチャ加工装置
の具体的な光学構成を示す構成説明図である。

【符号の説明】

１，３０レーザ光源２，３１
ディスク４，３４パルス波発生器５，３２，
３５調光手段６，３８輪帯開口ビームエキスパンダ７，４１
対物光学系１０ハウジング１１，１１
ａ〜１１ｄ透光板１３，３６ビームサンプラ１４フォ
トディテクタ２０，２１コーンレンズ３３アイ
ソレーション用ミラー３９対物光学系ユニット４０偏光
ミラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者杉崎真二東京都渋谷区東３丁目16番３号日立電子エンジニアリング株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスクを回転駆動する間に、レーザビ
ームパルスを半径方向に相対移動させながら照射するこ
とにより、このディスク表面に所定の幅にわたってテク
スチャ加工を行うために、レーザ光源と、このレーザ光
源から前記ディスクの表面にレーザパルスを照射するレ
ーザパルス照射用光学系とを備えたものにおいて、前記レーザパルス照射用光学系は、レーザビームを所定の内径及び外径を有する円環状ビー
ムとした上で、この円環状ビームを平行光束化するため
の輪帯開口ビームエキスパンダと、この輪帯開口ビームエキスパンダにより平行光束化され
た円環状ビームを前記ディスクの表面に集光させるため
の対物光学系とを備える構成としたことを特徴とするテ
クスチャ加工装置。
【請求項２】前記レーザ光源はＣＯ₂ レーザであるこ
とを特徴とする請求項１記載のテクスチャ加工装置。
【請求項３】前記輪帯開口ビームエキスパンダは、入
射面側が平面で、出射面側が円錐面となった第１のコー
ンレンズと、この第１のコーンレンズの円錐面に対面
し、入射面側が円錐面で、出射面側が平面となった第２
のコーンレンズとから構成したことを特徴とする請求項
１記載のテクスチャ加工装置。
【請求項４】前記第１，第２のコーンレンズは、相互
に近接・離間する方向に位置調整可能なものであること
を特徴とする請求項３記載のテクスチャ加工装置。
【請求項５】前記対物光学系は、前記輪帯開口ビーム
エキスパンダに対して光軸方向に移動可能な構成とした
ことを特徴とする請求項１記載のテクスチャ加工装置。
【請求項６】前記対物光学系は、前記輪帯開口ビーム
エキスパンダから平行光束化された円環状ビームの光路
を９０°曲げるミラーと共に前記ディスクの半径方向に
移動可能な構成としたことを特徴とする請求項５記載の
テクスチャ加工装置。
【請求項７】前記輪帯開口ビームエキスパンダの入射
側には、前記レーザ光源から出射されたレーザビームの
パワーを調整する調光手段を設ける構成としたことを特
徴とする請求項１記載のテクスチャ加工装置。