JPS63250504A - 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、磁
気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じ、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響を及ぼす
ものであり、特に、最近では、高密度記録化に伴なって
再生出力の向上をはかるために、この隙間が０．１　μ
ｍ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、この光学ヘッドを介してデ
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が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。

この測定装置を第４図によって説明すると、レーザ発振
器４から出力された干渉光はビームエクスパンダ５によ
って拡げられ、ビームスプリッタ６で反射されて、光学
ヘッド１に入射される。光学ヘッド１はガラスなどの光
透過性材料からなって形状２重量が実際に用いられる磁
気ヘッドと近似しており、ディスク２の回転によってデ
ィスク２の表面から浮上している。光学ヘッド１に入射
された干渉光３は、その一部が光学ヘッド１の下面１ａ
で反射され、残りはディスク２に照射される。光学ヘッ
ド１の下面１ａでの反射光３ａとディスク２の表面での
反射光３ｂは、ビームスプリッタ６を介して１４ｍ鏡７
に送られる。

これら反射光３ａ、３ｂは互いに干渉し、いま、干渉光
の波長をλ、光学へラド１とディスク２との間の隙間を
ｄ、干渉次数をｎとすると、干渉光強度が ｎλ　　　　　　　　　　　　２　ｎ＋１ｄ＝−］−の
とき極小、ｄ−４λのとき極大となる明暗の干渉縞がｄ
≧」１のときに、顕微鏡７で観測される。この観測結果
から隙間ｄを知ることができる。

ところで、この測定装置では、光学ヘッド１をディスク
２の表面に平行に配置すると、干渉光強度が一定となっ
て干渉縞が生じなくなり、隙間の測定はできない。この
ために、第５図に示すように、光学ヘッド１をディスク
２の表面に対して傾斜させ、光学ヘッド１の下面１ａの
一方から他方へこの下面１ａとディスク２の表面との間
の隙間が一定の比率で異なるようにする。

きであり、かかる測定装置では、用いる光が干渉光であ
るために、測定可能な最小隙間はその波長でもって０．
１μｍ程度に限られ、これ以下の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となると
、各部での干渉光強度が一様となって干渉縞が生じない
という問題もあった。

そこで、本発明者等はこれを改良し、０．１μｍ以下の
微小隙間を測定でき、かつ常に干渉縞が観測されるよう
にした装置を提案した（特願昭６０−８２６６７号）。

以下、これを第６図によって説明する。なお、同図にお
いて、■は光学ヘッド、１ａは下面、ｌｂは上面、２は
ディスクである。

同図において、光学ヘッド１はガラスなどの光透過性材
料からなり、その上面１ｂは下面１ａに対して所定角θ
だけ傾斜している。この光学ヘッド１を、下面１ａがデ
ィスク２の表面に平行となるように、可撓性のディスク
２上に配置してディスク２を回転させると、光学ヘッド
１は隙間ｄをもって浮上する。そこで、この光学ヘッド
１の上面ｌｂ側から波長λの干渉光りを照射すると、光
学ヘッドの下面１ａ、上面１ｂおよびディスク２の表面
で反射光３ａ、３ｃ、３ｂが生じ、これらの多重干渉が
生ずる。すなわち、上面１ｂが下面１ａに対して傾斜し
ていることから、これらの反射光３ｃ、３ａによって必
ず干渉縞が生じ、さらに、ディスク２の表面からの反射
光３ｂにより、この干渉縞の濃淡位置が変位する。この
変位量は光学ヘッド１とディスク２との間の隙間ｄによ
って決まり、したがって、得られる干渉縞の濃淡位置か
らこの隙間ｄを知ることができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

ところで、磁気ヘッドとディスクとの間の隙間を知るた
めには、この磁気ヘッドの代りに用いられる光学ヘッド
１は形状（特に、摺動面の形状。

面積）、重量などが磁気ヘッドに近似していなければな
らない。このようにすると、光学ヘッド１は光の波長に
比べて充分厚くなり、この上面１ｂ。

下面１ａからの反射光３ｃ、３ａが互いに干渉して明確
な干渉縞が得られるためには、使用する光３としては可
干渉光（レーザ光）でなければならない。しかも、この
可干渉光の波長が長い程光学ヘッドの形状精度が緩和で
きることから、約０．６３３μｍと比較的波長が長いＨ
ｅ−Ｎｅレーザを用いるのが好ましい。

しかしながら、このようにレーザ光を用いると、測定者
に対する安全性を確保する必要があるといったような問
題が生じた。

本発明の目的は、かかる問題点を解消し、非干渉光（白
色光）を用いて０．１μｍ以下の隙間までも測定するこ
とができるようにした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〕

上記目的を達成するために、本発明は、光学ヘッドの下
面の一部に、該下面の一端から他端にわたって底部が傾
斜した溝を設け、該下面の溝部を除いた摺動面がディス
クの表面に平行となるように該光学ヘッドを配置し、使
用する光を非干渉光として、該溝の底部での反射光とデ
ィスクの表面での反射光とで干渉縞が生ずる程度に、該
溝の深さを設定する。

〔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、１ｂは上面、８は白色光源、９はモ
ノクロメーク、ｌｌａは溝の底部であり、第４図に対応
する部分には同一符号をつけている。

同図において、光学ヘッド１はガラスなどの光透過性材
料がなり、形状１重量が実際に用いられる磁気ヘッドと
近似しているとともに、下面１ａと上面１ｂとが平行で
、後に説明するように、下面１ａの一部に溝が設けられ
ており、下面１ａの溝を除いた部分が可撓性ディスク（
以下、単にディスクという）２の表面と平行となるよう
に配置されている。

白色光源８から出射された非干渉光は、モノクロメータ
９で単一波長の光３となり、ハーフミラ−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に設けられた上記溝の底部１１ａでも反射され
、これらからの反射光３ｂ、３ａ’　はハーフミラ−６
を通って顕微鏡７に供給される。

第２図は第１図における光学ヘッドｌの一具体例を示す
斜視図であって、１０ａ、１０ｂは摺動面、１１は溝で
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、光学ヘッド１の下面１ａには、その一
端から他端に達する溝１１が設けられ、その底部１１ａ
は下面の一端から他端にわたって一定の角度で傾斜して
いる。この下面１ａの溝１１を除いた２つの部分は摺動
面１０ａ、１０ｂをなしており、これら摺動面１０ａ、
１０ｂがディスク２（第１図）の表面と平行となるよう
に、光学ヘット１が配置される。

第３図は以上のように光学ヘッド１が配置されたときの
導１１に平行な面Ａ−Ｂ−Ｃ−Ｄに沿う断面であり、溝
１１の底部１１ａはディスク２に対して傾斜している。

かかる光学ヘッドｌの上面１ｂから単一波長の光を照射
すると、その一部は溝１１の底部１１ａで反射され、光
学ヘッド１を透過した光はディスク２の表面で反射され
るが、底部１１ａでの反射光３ａ”とディスク３０表面
での反射光３ｂとで干渉縞が住するように、溝１１の深
さが設定されている。

ここで、用いられる光３の波長をλとすると、λ 底部１１ａ、ディスク２の表面間の間隔が＝１以上であ
れば干渉縞が生し、このために、光学ヘッド１の下面１
ａ（すなわち、摺動面１０ａ、　１０ｂ）λ とディスク２の表面との間の隙間ｄが二「よりも小さく
ても、充分測定することができ、０．１μｍ以下の微小
隙間が測定可能となる。また、用いる光３の波長によっ
ても異なるが、白色光から得られる単一波長の光３に対
しては、溝１１の深さは、最も浅い第２図の点Ｂのとこ
ろで５〜１０μｍ、最も深い第２図の点Ｃのところで１
０〜１５μｍとすることができる。このように溝も非常
に浅くできるから、光学へラド１の作成にも時間を要す
ることがない。

なお、上記実施例において、顕微鏡７の代りに、高速ビ
デオカメラなどを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、安全な非干渉光
を用いて０．１μｍ以下の微小隙間を測定することがで
き、安価な白色光源を用いることもできるし、また、光
学ヘッドの作成も容易である。

【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図はこの実施例の動作を説明する
ための断面図、第４図は従来の微小隙間測定装置の一例
を示す構成図、第５図および第６図は夫々この従来例の
光学ヘッドと測定動作を説明するための断面図である。 ■・−・−・光学ヘッド、ｌａ−・−・−・下面、２・
・−−−−一可撓性ディスク、３−・・−非干渉光、３
ａ”、３ｂ−・・−・・・反射光、８−・・・・・白色
光源、９−・−一一一−モノクロメータ、１０　ａ　、
　　１０　ｂ−・−・−・・摺動面、１１−−−−−溝
、１ｌａ−・−溝の底部。 第１図 ３σ’、３ｂ　：　ｌｉ射疋 １０σ、ｊｏｂ：摺動面 ｌｌ：講 ＩＩσ：、良ｌｌめ＋ｕ１１ 第２図 ｈ 第３図 第５図 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光学ヘッドを回転する可撓性ディスクに当接させ、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装置において、該
   光学ヘッドは該可撓性ディスクに対向する面に底部が傾
   斜した溝を有し、該光学ヘッドを介して非干渉光を該可
   撓性ディスクに照射し、該光学ヘッドにおける該溝の底
   部および該可撓性ディスクの表面での反射光の干渉を検
   出して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。