JPS63200004A - 微小隙間測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、フロッピーディスク装置におけるように、ヘ
ッドと可撓性のディスクとの間の微小な隙間を計測する
ようにした微小隙間測定装置に関する。

〔従来の技術〕

フロッピーディスク装置などの可撓性ディスクを用いる
ディスク装置においては、ディスクの回転に伴なってデ
ィスクと磁気ヘッドとの間に空気層が生し、磁気ヘッド
が浮上してディスクとの間に微小な隙間が生ずる。また
、フロッピーディスクの表面粗さ、うねりなどにより、
この隙間が時々刻々変化する。かかる隙間はスペーシン
グロスとしてディスク装置の特性に大きな影営を及ぼす
ものであり、特に、最近では、高密度記録化に伴なって
再生出力の向上を図るために、この隙間が０．１μｍ以
下で安定することが求められている。

そこで、ディスクと磁気ヘッドとの隙間をこのように安
定化するためにも、この微小な隙間を高い精度で測定す
ることが必要となる。

このような微小な隙間を測定する装置としては従来、光
の干渉を利用したものが提案されている。

その１つとして、本発明者等は、磁気ヘッドの代りに光
透過性の光学ヘッドを用い、この光学ヘツドを介してデ
ィスクに単一波長の可視光を照射し、光学ヘッドのディ
スク対向面やディスクからの反射光の干渉を利用するこ
とにより、隙間を測定する装置を提案した。

第５図ならびに第６図はこの微小隙間測定装置を説明す
るための図で、図中の１は光学ヘッド、２はディスク、
３は入射光、３ａ、３ｂは反射光、４は白色光源、５は
モノクロメータ、６はビームスプリッタ、７は顕微鏡で
ある。

光学ヘッド１の上方から非干渉光である波長λの白色光
を入射すると、光学ヘッド１の下面で反射した光３ａと
ディスク２の上面で反射した光３ｂとが干渉する。この
干渉光の強度は、光学ヘッド１とディスク２との間のス
ペーシングｄによって定まる。すなわち、ｎを干渉次数
とすると、干渉光強度はｄ＝ｎλ／２のとき極小、ｄ＝
　（２ｎ＋１）／２のとき極大となる。そして、スペー
シングｄがｄ≧λ／４のとき明暗の干渉橋を観測するこ
とができる。干渉光強度が極大または極小となる位置を
計測することにより、その位置でのスペーシングｄが求
まる。

しかし、この装置では使用する光が可視光であるため、
測定可能な最小隙間はλ／４以上で、ｄくλ／４では干
渉縞が生じないため隙間を測定することができない。ま
た、ディスクのうねりなどによって光学ヘッドとディス
クとの隙間が全体にわたって一様になった場合も干渉縞
が生じないため、隙間の測定が不可能である。

本発明者らは先に、テーパ面を有する２つの光透過部材
をそのテーパ面で接合して光ヘッドを構成し、その光ヘ
ッドを介して例えば白色光ビームなどの非干渉光をディ
スクに照射して、反射光の多重干渉により微小隙間を測
定することを提案した（特願昭６１−１７６５９９号）
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところがこの微小隙間測定装置においても難点がない訳
ではない。すなわち、測定用の照射光として非干渉光を
使用しているため、ディスクと対向する方の光透過部材
の厚さを、一方の端部の厚さが５〜１０μｍ、それと反
対側の端部の厚さが１０〜１５μｍ程度の極薄のものに
しなければ、干渉縞ができず測定が不可能である。この
ように一方の光透過部材を極薄にする必要があることか
ら、加工上に難点があり、また光学ヘッドを製作する際
に破損したりすることがあり、光学ヘッドの歩留りが悪
い。

本発明の目的は、このような欠点を解消し、ヘッドとデ
ィスクのサブミクロン以下の微小隙間が測定でき、かつ
光学ヘッドの製作が容易な微小隙間測定装置を提供する
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

前述の目的を達成するため、本発明は、回転する可撓性
ディスクに光学ヘッドを当接させ、該光学ヘッドの浮上
に伴なう該光学ヘッドと該可撓性ディスクとの間の隙間
を測定するようにした微小隙間測定装置において、該光
学ヘッドは夫々がテーパ面を有する２つの光透過部材を
該テーパ面で接合してなり、該光学ヘッドを介してレー
ザ光などの可干渉光を該可撓性ディスクに照射し、該光
学ヘッドにおける上面、テーパ接合面、下面および該可
撓性ディスクの表面の４面間における反射光の多重干渉
により前記隙間を計測することを特徴とするものである
。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面によって説明する。

第１図は本発明による微小隙間測定装置の一実施例を示
す構成図であって、４はヘリウム−ネオンレーザ光源、
ｌａ、ｌｂは光透過部材、ＩＣは接ＭＭ、ｓはビームエ
クスパンダ、６はビームスプリッタ、７はセンサである
。

第１図において、光学ヘッド１は２つの光透過部材１ａ
、ｌｂが接着層ＩＣによって接着されてなっている。光
源４から出射されたヘリウム−ネオンレーザの可干渉光
は、ビームエクスパンダ５で拡げられ、ビームスプリッ
タ６で反射された後、光学ヘッド１を介してディスク２
に照射される。

この入射光３はディスク２の表面で反射されるが、光学
ヘッド１の上面１１、光透過部材１ａ、Ｉｂの境界面お
よび下面１０でも反射され、これらからの反射光３ａ、
３ｂ、３ｃ、３ｄはビームスプリッタ６を通ってセンサ
７に入射される。

第２図は第１図における光学ヘッド１の一具体例を示す
斜視図であって、８は溝、１０は下面であり、第１図に
対応する部分には同一符号をつけている。

第２図において、光透過部材１ａ、ｌｂを接合する接着
層ＩＣは、これら光透過部材１ａ、ｌｂの表面である上
面１１、下面１０　（第４図）に対して傾斜している。

すなわち、光透過部材１ａ。

１ｂは夫々１つのテーパ面を有しており、接着層ＩＣに
より、上面１１と下面１０が互いに平行となるように、
これらテーパ面で光透過部材１ａ。

ｌｂが接合している。光透過部材１ａ、ｌｂは光の透過
率、反射率が同様または異なる材料からなり、接着層１
ｃの材料としては、光の透過率、反射率が光透過部材１
ａ、ｌｂと近似した値をもつものを用いる。光透過部材
１ａ、ｌｂとしては、たとえば、石英ガラス、サファイ
ヤ、ＢＫ−７（硼珪クラウンガラス）を用いることがで
き、また、接着層１ｃとしては、ガラスとほぼ同一屈折
率を有する接着材であるカナダバルサムなどを用いるこ
とができる。因みに、屈折率は石英ガラスが１．４６．
　　ＢＫ−７が１．５２、カナダバルサムが１．５４で
ある。

第２図に示すように、光透過部材１ｂの下面１０には溝
８が設けられ、この溝８によって下面１０が２分されて
いる。この下面１０が磁気ヘッドの摺動面とこれに連結
したスライダの摺動面に相当しており、溝８はこの光学
ヘッド１をディスク２上に載置したときの空気抜きの作
用をする。

第３図は光学ヘッド１の変形例を示しており、この例の
場合は溝８が設けられていない。

第４図は、第２図または第３図における一点鎖線ａ、−
ａｚあるいはす、−ｂ２に沿う断面図である。

かかる光学ヘッド１の特に摺動面形状、面積や重量は実
際に使用される磁気ヘッドに近似している。

第１図ならびに第４図に示すように、光学ヘッド１に上
面１１側から入射光３が入射されると、光学ヘッド１の
上面１１で反射光３ａが、光透過部材１ａと光透過部材
１ｂとの境界面で反射光３ｂが、光学ヘッド１の下面１
０で反射光３Ｃが、また、ディスク２の表面で反射光３
ｄが夫々化ずる。

これら反射光３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、ビームスプリ
ッタ６を介してセンサ７に入射される（第１図）。

光透過部材１ｂの厚さは入射光３の波長λの１５００倍
程度０可干渉光の干渉距離内に設定し、反射光３ａ、３
ｂ、３ｃが干渉して干渉縞が生ずるようにする。−例と
しては、光透過部材１ｂの一方の縁の厚さり、を０．９
９５　＊■、他方の縁の厚さｈ２を１．０００　ｍｍと
する。この場合、使用する入射光３の波長λを０．６３
３μｍとすると、光透過部材１ｂの厚さはこの波長λの
ほぼ８倍に変化していることになり、充分に干渉縞が生
ずる。ディスク２の表面からの反射３ｄはこの干渉縞の
濃淡位置を変位させる。

なお、接着層ＩＣの厚さは数μｍ、光学ヘッド１の全体
としての厚さｈは、実際に使用する磁気ヘッドの形状、
重量を考慮して２〜３重１程度とする。

更に、光学ヘッド１の下方の光透過部材１ｂはその下面
がディスク２に接触して摩耗し易い。そのため、光透過
部材１ｂとしてはより耐摩耗性の良い硬い材料が望まし
く、ＢＫ−７よりもサファイヤ、石英が用いられる。

第１図に戻って、センサ７としては、顕微鏡を用い、干
渉縞を観測することによって光学ヘッド１とディスク２
との間の隙間を検出することができるが、高速ビデオカ
メラを用い、リアルタイムで隙間を測定することもでき
る。

本発明に係る微小隙間測定装置では、前述のように４面
間での反射光３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの多重干渉によっ
て、明暗の干渉縞を生じさせることができる。そして光
透過部材１ａ、ｌｂ間のテーパ面の存在により、光学ヘ
ッド１の下面１０とディスク２間の隙間がλ／４以下の
微小な場合、あるいはその隙間が一定な場合でも干渉縞
を生じさせることができる。そこで、スペーシング変化
による干渉縞の位置変化をセンサ７で検出することによ
り、任意の場所における光学ヘッド１とディスク２間の
隙間ｄを計測することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、ディスクの反射
面と光学ヘッドにおける３つの反射面とによる多重干渉
縞によって間隙測定を行うようにしているから、微小間
隔の測定が可能である。

また光源にはレーザ光のような可干渉光を用いているた
め、接合する光透過部材の厚みをミクロンオーダの如き
薄いものではなく、ミリメートルオーダにて構成するこ
とができるから、製作が容易であり、また非干渉光を用
いるのに比べ鮮明な干渉縞を得て、精度の高い測定を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による微小隙間測定装置の一実施例を示
す構成図、第２図は第１図における光学ヘッドを拡大し
て示した斜視図、第３図は光学ヘッドの他の変形例を示
す斜視図、第４図は光学へラドの断面図、第５図は従来
の微小隙間測定装置の構成図、第６図はその光学ヘッド
の断面図である。 ｌ・・・・・・光学ヘッド、ｌａ、ｌｂ・旧・・光透過
部材、１ｃ・・・・・・接着層、２・・・・・・ディス
ク、４・旧・・光源、７・・・・・・センサ。 第、７図 第２図 ｂ 第３図 第４図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 回転する可撓性ディスクに光学ヘッドを当接させ、該光
   学ヘッドの浮上に伴う該光学ヘッドと該可撓性ディスク
   との間の隙間を測定するようにした微小隙間測定装置に
   おいて、該光学ヘッドは夫々がテーパ面を有する２つの
   光透過部材を該テーパ面で接合してなり、該光学ヘッド
   を介して可干渉光を該可撓性ディスクに照射し、該光学
   ヘッドにおける上面、テーパ接合面、下面および該可撓
   性ディスクの表面の４面間における反射光の多重干渉に
   より前記隙間を計測することを特徴とした微小隙間測定
   装置。