(57)【要約】【課題】被加工物から良好な切断面品質を有する磁気転写用マスター担体を切り出すことが可能なレーザ切断加工方法を提供する。【解決手段】真空チャンバ内に被加工物を配置して、レーザ光源より前記真空チャンバに設けられた窓を通じて前記被加工物の上面にレーザ光を照射し、該被加工物の切断加工を行う際に、前記真空チャンバ内の圧力を前記被加工物を構成する材料の三重点における圧力以下に減圧した状態で切断加工を行う。この場合、前記材料がニッケルである場合には、前記真空チャンバ内の圧力を８．０×１０-3［Ｔｏｒｒ］以下にまで減圧し、前記材料がアルミニウムである場合には、１．２×１０-8［Ｔｏｒｒ］以下にまで減圧する。【選択図】図７
2007220165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の被加工物にレーザ光を照射して該被加工物を所定形状に切断加工することにより形成される磁気転写用マスター担体のレーザ切断加工方法において、
前記被加工物は、金属を表面に有し、
真空容器内に前記被加工物を配置し且つ該真空容器内を前記金属の三重点での圧力以下の圧力とした状態で、前記被加工物の一面側に前記レーザ光を照射して照射部分に対する切断加工を行う
ことを特徴とする磁気転写用マスター担体のレーザ切断加工方法。
【請求項２】
請求項１記載のレーザ切断加工方法において、
前記被加工物の切断加工時における前記真空容器内の圧力は、前記金属がニッケルである場合には、８．０×１０-3［Ｔｏｒｒ］以下であり、前記金属がアルミニウムである場合には、１．２×１０-8［Ｔｏｒｒ］である
ことを特徴とする磁気転写用マスター担体のレーザ切断加工方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載のレーザ切断加工方法において、
前記真空容器は、光透過性の窓を有し、外部から前記窓を介して前記被加工物の一面側に前記レーザ光を照射する
ことを特徴とする磁気転写用マスター担体のレーザ切断加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、板状の被加工物にレーザ光を照射して該被加工物を所定形状に切断加工することにより磁気転写用マスター担体を形成するレーザ切断加工方法であって、より詳細には、磁気記録再生装置用の磁気記録媒体への各種信号の磁気転写に好適な磁気転写用マスター担体のレーザ切断加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、デジタル画像情報の利用により、パーソナル・コンピュータ等で取り扱う情報量が飛躍的に増大しており、前記情報の記録及び再生のために大容量、安価且つ短時間でアクセス可能な磁気記録媒体が市場に導入されている。このような磁気記録媒体としては、ハードディスク等の磁気記録媒体やリムーバブル型の高密度磁気記録媒体があり、これらの磁気記録媒体は、フレキシブルディスクと比較して、情報記録領域である各トラックのトラック幅が小さい。従って、前記磁気記録媒体では、情報の記録及び再生を行う際にトラッキングサーボ技術を利用して磁気ヘッドを前記磁気記録媒体の半径方向に沿って所望位置にまで正確に走査できると共に、前記情報の記録及び再生に必要なトラッキング用サーボ信号、アドレス情報信号及び再生クロック信号等が、高い位置決め精度で前記磁気記録媒体の円周方向に沿って所定角度間隔で予め記憶（プリフォーマット）されている必要がある。
【０００３】
前記プリフォーマットでは、上記した各信号を磁気記録媒体の１トラック毎に記録する方法があるが、この方法では、記録の完了までに長時間を要するので、プリフォーマットすべき前記各信号が予め記憶されたマスター担体よりスレーブ媒体に対して磁気転写を行い、前記磁気転写されたスレーブ媒体を前記磁気記録媒体とする方法が一般的に採られている。この場合、前記マスター担体と前記スレーブ媒体とを密着した状態で転写磁界を印加することにより、該マスター担体における前記各信号の磁気パターンが前記スレーブ媒体に磁気的に転写される。
【０００４】
このようなマスター担体は、先ず、鋳型となる原盤に金属（例えば、ニッケル）を電鋳し、前記電鋳された金属板を前記スレーブ媒体のサイズに合わせてレーザ切断加工を施すことにより形成される。この場合、レーザ出力の大きな切断加工装置を用いて一回のレーザ光照射で前記マスター担体の切断加工を行うと、前記レーザ光によって過度のエネルギーが切断部分に供給されて、前記エネルギーによる発熱でソリやバリ等の表面変形が発生する。この結果、前記プリフォーマットにおいて、前記マスター担体と前記スレーブ媒体との密着性を確保することができないという問題が露呈する。また、切断加工時に発生する溶融痕が切断面に付着して、該切断面の品質を確保することができないという問題もある。
【０００５】
そこで、上記した一回のレーザ光照射による切断加工に起因する問題点を改善するために、特許文献１に記載の技術に基づいて、真空容器内に被加工物を配置し、該真空容器内の圧力を大気圧から１．０×１０-1［Ｔｏｒｒ］に減圧した状態で、前記被加工物の表面にレーザ光を照射して切断加工を行うことが検討されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２９７１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１の技術は、樹脂材料に対する切断加工であり、１．０×１０-1［Ｔｏｒｒ］の圧力において、表面に金属を有する被加工物からマスター担体を切り出す場合、前記金属の溶融温度領域の存在により、切断加工時における溶融物の発生を抑制することができない。これにより、多量のドロスやバリが切断面近傍に発生して該切断面の品質を確保することが困難となり、この結果、磁気転写工程におけるマスター担体とスレーブ媒体との密着性を確保することができない。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、被加工物から良好な切断面品質を有する磁気転写用マスター担体を切り出すことが可能なレーザ切断加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、板状の被加工物にレーザ光を照射して該被加工物を所定形状に切断加工することにより形成される磁気転写用マスター担体のレーザ切断加工方法において、前記被加工物は金属を表面に有し、真空容器内に前記被加工物を配置し且つ該真空容器内を前記金属の三重点での圧力以下の圧力とした状態で、前記被加工物の一面側に前記レーザ光を照射して照射部分に対する切断加工を行うことを特徴とする。
【００１０】
上記した構成によれば、前記金属の三重点での圧力以下の圧力において前記被加工物に対する切断加工を行うので、切断加工時に前記レーザ光によって加熱された前記照射部分は、固相から気相へと昇華する。換言すれば、前記照射部分は、液相を介することなく切断される。この結果、切断加工時における溶融物の発生や、切断面近傍におけるドロス及びバリの発生が抑制され、切断面の品質を確保することができる。従って、磁気転写工程における前記マスター担体と前記スレーブ媒体との密着性が向上して、該マスター担体に記録された各信号を確実に前記スレーブ媒体に磁気転写することが可能となる。
【００１１】
また、前記真空容器内を前記三重点の圧力以下に減圧することにより、前記照射部分の沸点が低下するので、従来技術に係るレーザ切断加工方法と比較して、低出力のレーザ光を利用して前記被加工物の切断加工を効率よく行うことができる。この結果、前記切断加工に係る設備のイニシャルコストやランニングコストを削減することが可能となる。
【００１２】
ここで、前記被加工物の切断加工時における前記真空容器内の圧力は、前記金属がニッケルである場合には、８．０×１０-3［Ｔｏｒｒ］以下であり、前記金属がアルミニウムである場合には、１．２×１０-8［Ｔｏｒｒ］であることが好ましい。
【００１３】
さらに、前記真空容器は、光透過性の窓を有し、外部から前記窓を介して前記被加工物の一面側に前記レーザ光を照射することが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、被加工物から良好な切断面品質を有する磁気転写用マスター担体を切り出すことが可能となり、この結果、磁気転写工程における前記マスター担体とスレーブ媒体との密着性が向上して、該マスター担体に記録された各信号を確実に前記スレーブ媒体に磁気転写することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明に係る磁気転写用マスター担体のレーザ切断加工方法について、これを実施するレーザ切断加工システムとの関係で好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るレーザ切断加工方法により形成された磁気転写用マスター担体（以下、マスター担体ともいう。）１０の平面図であり、図２は、該マスター担体１０の一面側とスレーブ媒体１２とを重畳させた状態を示す一部拡大断面図である。また、図３Ａは、前記スレーブ媒体１２に初期磁界を印加した状態を示す一部拡大断面図であり、図３Ｂは、前記マスター担体１０と前記スレーブ媒体１２とを重畳させて転写磁界を印加した状態を示す一部拡大断面図であり、図３Ｃは、プリフォーマット後の前記スレーブ媒体１２内の前記初期磁界及び前記転写磁界を示す一部拡大断面図である。
【００１７】
マスター担体１０は、図１及び図２に示すように、ニッケル、アルミニウム、ニッケル合金又はアルミニウム合金から構成される円環状のディスクであり、その一面側に円環状の転写領域１４と該転写領域１４の外方及び内方の非転写領域１６とが各々形成されている。この場合、前記転写領域１４には、複数の溝１８が同心円状に形成されている。前記各溝１８によって形成される転写領域１４の凹凸パターンは、スレーブ媒体１２に転写すべき信号（トラッキング用サーボ信号、アドレス情報信号及び再生クロック信号等）に対応したパターンとされている。
【００１８】
一方、スレーブ媒体１２は、磁性体からなるディスクであり、このようなディスクとしては、例えば、剛性の磁性体からなるハードディスク用の磁気記録媒体や、可撓性の磁性体からなるリムーバブル型の高密度磁気記録媒体や、フレキシブルディスク用の高密度磁気記録媒体がある。
【００１９】
マスター担体１０よりスレーブ媒体１２に前記信号を磁気転写（プリフォーマット）する場合には、先ず、図３Ａに示すように、前記スレーブ媒体１２の半径方向（トラック方向）に初期磁界を印加して該スレーブ媒体１２内を磁化させる。次いで、図３Ｂに示すように、前記マスター担体１０の一面側と前記スレーブ媒体１２とを密接させた状態で、該スレーブ媒体１２の前記初期磁界の保磁力に対して２倍の磁界強度を有する転写磁界を該初期磁界と反対方向に印加する。これにより、前記マスター担体１０及び前記スレーブ媒体１２内において、前記転写磁界が各溝１８を回避するように通過し、この結果、図３Ｃに示すように、前記スレーブ媒体１２は、前記溝１８と対向する部分が前記転写磁界で磁化され、一方で、前記マスター担体１０との密接部分が前記初期磁界で磁化されるので、前記凹凸パターンに対応する前記各信号が前記マスター担体１０より前記スレーブ媒体１２に転写される。
【００２０】
次に、本実施形態に係るレーザ切断加工方法を実施するレーザ切断加工システム３０について、図４〜図６を参照しながら説明する。
【００２１】
レーザ切断加工システム３０は、マスター担体１０（図１〜図３Ｃ参照）が切り出されるニッケル、アルミニウム、ニッケル合金又はアルミニウム合金製の板状の被加工物３２を配置可能な真空チャンバ（真空容器）３４と、排気通路３６を介して前記真空チャンバ３４に連通し且つ該真空チャンバ３４内を大気圧から所定圧力にまで減圧可能な真空ポンプ（真空圧力制御手段）３８と、前記被加工物３２を前記真空チャンバ３４内で回転可能な被加工物回転機構４０と、前記真空チャンバ３４上部に設けられた光透過性の窓４２を通じて前記被加工物３２の一面側（図４及び図６に示す上面側であり且つ図５に示す手前側）にレーザ光４４を照射することにより、前記被加工物３２に対する切断加工を行うレーザ光源（レーザ光照射手段）４６とを有する。
【００２２】
なお、被加工物３２の一面側（上面側）には、前記した凹凸パターン（溝１８）が形成され、該被加工物３２を前記凹凸パターンを含んで円環状に切り出すことにより、マスター担体１０（図１及び図２参照）が得られる。
【００２３】
真空チャンバ３４は、金属製で且つ略円筒状の容器本体５０と、該容器本体５０の上部に配置された金属製の蓋体５２と、前記容器本体５０の下部に配置された金属製のベース５４とを有し、前記蓋体５２に接触する前記容器本体５０の上部には、該容器本体５０の外径方向にフランジ５６が膨出形成され、一方で、前記ベース５４に接触する前記容器本体５０の下部には、前記外径方向にフランジ５８が膨出形成されている（図４及び図６参照）。
【００２４】
容器本体５０、蓋体５２及びベース５４は、略同軸に配置され、前記蓋体５２は、複数のボルト６０及びナット６２により前記容器本体５０の上部に固定され、一方で、前記容器本体５０は、複数のボルト６４によりベース５４上面に固定されている。また、前記ベース５４は、複数のボルト６６によりテーブル６８上面に固定されている。さらに、フランジ５６の上部には、Ｏリング７０が配置され、一方で、フランジ５８の下部には、Ｏリング７２が配置されている。
【００２５】
蓋体５２の中央部には、略円環状の突出部７４が上方に向かって突出形成され、前記突出部７４の内方は、容器本体５０と外部とを連通可能な開口７６とされている。前記突出部７４の開口７６側に形成された段差７８には、約９０［％］以上の光透過率を有する材料（例えば、石英ガラス）からなる略円盤状の窓４２が前記開口７６を覆うように配置され、前記段差７８における前記窓４２の下面側にはＯリング８０が配置されている。
【００２６】
また、前記突出部７４の上面には、略円環状の押さえ部材８４が配置され、該押さえ部材８４は、ボルト８６により前記突出部７４に固定されている。この場合、前記窓４２側部と前記押さえ部材８４との間にはＯリング８２が介挿されているので、前記窓４２は、被加工物３２の上方で、Ｏリング８０、８２を介して前記突出部７４及び前記押さえ部材８４により狭持されている（図６参照）。
【００２７】
なお、窓４２と被加工物３２との間には、該被加工物３２にレーザ光４４を照射した際に照射部分からの飛散物（被加工物３２の加工屑等）が前記窓４２に付着して該窓４２を汚染することを防止するために、図示しない光透過性のガラス板が配置されている。この場合、前記ガラス板には、前記レーザ光４４を通過させるための孔又はスロットが形成されている。なお、前記ガラス板に代えて、前記窓４２の底面にシリコングリース等を塗布して該窓４２への前記飛散物の付着を防止するようにしても構わない。
【００２８】
また、容器本体５０から蓋体５２を容易に取り外しできるように、該蓋体５２上面には、２つの把持部８８が設けられている（図４参照）。
【００２９】
真空チャンバ３４内には、略円筒状の支持部材９０がボルト９２によりベース５４上面に固定され、前記支持部材９０の上部に形成された段差９４に略円環状のクロスローラリング９６が支持されている。
【００３０】
前記クロスローラリング９６は、段差９４に配置される外輪部９８と、該外輪部９８の内方に配置される内輪部１００と、前記外輪部９８と前記内輪部１００との間に配置された複数のローラ１０２とから構成され、該外輪部９８は、押さえ部材１０４及びボルト１０６により前記押さえ部材１０４と前記段差９４との間で狭持されている（図６参照）。
【００３１】
内輪部１００の上面には、略円盤状のテーブル１０８が固定され、該テーブル１０８上には、被加工物３２を固定する４つのクランパ１１０が略９０［°］毎に配置されている（図５参照）。また、前記テーブル１０８上には、被加工物３２を貫通可能な中心位置決め部材１１２が該テーブル１０８と略同軸に設けられている。ここで、前記被加工物３２を前記テーブル１０８に固定する場合には、前記被加工物３２に形成された前記凹凸パターンの略中心部に該凹凸パターンと略同心の孔を予め形成し、中心位置決め部材１１２が前記孔を貫通するように前記被加工物３２をテーブル１０８に載置した状態で、前記各クランパ１１０により前記載置された被加工物３２を固定する。
【００３２】
被加工物回転機構４０は、被加工物固定手段としてのクロスローラリング９６、テーブル１０８及びクランパ１１０と、該テーブル１０８にカップリング１２０を介して連結され且つベース５４の中央部分に形成された孔１２２を貫通して外部から真空チャンバ３４内に臨入するシャフト（回転駆動軸）１２４と、該シャフト１２４にカップリング１２６を介して連結されたモータ（回転駆動手段）１２８と、前記シャフト１２４における前記ベース５４の貫通部分（孔１２２）をシールする磁性流体シール手段（真空シール手段）１３０とを有する。
【００３３】
この場合、窓４２、クロスローラリング９６、テーブル１０８、中心位置決め部材１１２、カップリング１２０、シャフト１２４、カップリング１２６、磁性流体シール手段１３０及び前記シャフト１２４に前記カップリング１２６を介して連結されるモータ１２８の回転軸１３２は、真空チャンバ３４の中心軸１３４に沿って略同軸に配置されている（図６参照）。
【００３４】
ここで、モータ１２８の駆動作用下に回転軸１３２が中心軸１３４を中心として回転すると、カップリング１２６、シャフト１２４及びカップリング１２０を介してテーブル１０８及び内輪部１００がローラ１０２の案内作用下に回転し、この結果、クランパ１１０及び中心位置決め部材１１２により前記テーブル１０８上に固定された被加工物３２は、前記中心軸１３４を中心として回転する。
【００３５】
なお、モータ１２８は、ボルト１４０によりテーブル６８の内方に突出形成された突出部１４２に固定され、一方で、磁性流体シール手段１３０は、ボルト１４６によりベース５４の下面に固定されている。また、磁性流体シール手段１３０の上部には、Ｏリング１６２が配置されている。
【００３６】
磁性流体シール手段１３０は、シャフト１２４が貫通しているケース本体１５０と、該ケース本体１５０内で前記シャフト１２４を囲繞するように配置された永久磁石１５２と、前記シャフト１２４を囲繞し且つ前記永久磁石１５２のＮ極側及びＳ極側にそれぞれ配置された磁極片１５４、１５６とを有し、前記各磁極片１５４、１５６と前記シャフト１２４との間には、磁性流体１５８、１６０が介在している。
【００３７】
この場合、シャフト１２４及び磁極片１５４、１５６は磁性材料を有し、永久磁石１５２、前記磁極片１５４、１５６及び前記シャフト１２４により形成される図示しない磁路に沿って、前記磁極片１５４、１５６と前記シャフト１２４との間で磁性流体１５８、１６０に起因するシールが形成される。換言すれば、磁性流体シール手段１３０内には、磁性流体１５８、１６０によるＯリングが形成され、この結果、前記各Ｏリングは、前記シャフト１２４が中心軸１３４を中心として回転している状態であっても、前記シャフト１２４の貫通部分（孔１２２）を確実にシールすることが可能である（図６参照）。
【００３８】
従って、被加工物３２がクランパ１１０及び中心位置決め部材１１２によりテーブル１０８上に固定された状態で、真空ポンプ３８により真空チャンバ３４内部を大気圧から所定圧力にまで減圧すると、前述した磁性流体１５８、１６０の各Ｏリング及び各Ｏリング７０、７２、８０、８２、１６２によって該真空チャンバ３４内の気密性を確保することができる。
【００３９】
なお、磁性流体シール手段１３０において、永久磁石１５２を電磁石に代えても、前述した貫通部分のシールを行うことが可能であることは勿論である。
【００４０】
ここで、前記所定圧力とは、被加工物３２を構成する材料の三重点における圧力以下の圧力であることが好ましい。例えば、被加工物３２の前記材料がニッケルである場合、図７Ａに示すように、該被加工物３２の切断加工時における真空チャンバ３４内の圧力は、前記ニッケルの三重点における圧力（８．０×１０-3［Ｔｏｒｒ］）以下の圧力であることが好ましい。また、被加工物３２の前記材料がアルミニウムである場合、図７Ｂに示すように、該被加工物３２の切断加工時における真空チャンバ３４内の圧力は、前記アルミニウムの三重点における圧力（１．２×１０-8［Ｔｏｒｒ］）以下であることが好ましい。
【００４１】
レーザ光源４６は、図４に示すように、所定波長を有するレーザ光４４を所定時間間隔で生成するレーザ本体１７０と、該レーザ本体１７０に連結され且つ前記レーザ光４４を被加工物３２の一面側に間欠的に照射するレーザヘッド１７２とから構成されるパルス発振レーザ（パルスレーザ光源）である。前記所定波長としては、被加工物３２を構成する材料にとって吸収効率の良い波長を選択することが好ましく、例えば、ニッケル、アルミニウム、ニッケル合金又はアルミニウム合金に対して、１０６４［ｎｍ］、５３２［ｎｍ］、３５５［ｎｍ］、２６６［ｎｍ］の波長とすると好適である。このような波長を有するレーザ光４４を生成可能なレーザ光源４６としては、例えば、ＹＶＯ4レーザ、ＹＡＧレーザがある。また、上記した波長以外のレーザ光４４を生成するＣＯ2レーザ、エキシマレーザを用いることも可能である。
【００４２】
なお、図４〜図６に示す被加工物３２の表面とレーザ光４４の光軸とのなす角度は、前記レーザ光４４がＰ偏光である場合には、ブリュースター角を含めて３０［°］〜６０［°］とすることが好ましい。また、前記レーザ光４４がＳ偏光、ランダム偏光又は不定波偏光である場合には、被加工物３２表面と略直交するように前記レーザ光４４を照射することが好ましい。上述した各照射条件であれば、前記被加工物３２表面での反射率を小さくして切断加工時のエネルギー効率を向上することができる。
【００４３】
レーザコントローラ１７４は、レーザ光源４６を駆動するための図示しないパルス電源を有し、レーザ本体１７０に所定時間間隔でパルス電圧を供給すると、該レーザ本体１７０は、前記パルス電圧のパルス幅の時間（以下、照射時間ともいう。）内において所定波長のレーザ光４４を生成し、レーザヘッド１７２は、前記生成されたレーザ光４４を窓４２を通じて被加工物３２の上面に前記照射時間内だけ照射する。従って、前記レーザ光４４は、時間的に連続して被加工物３２上面に照射される連続光ではなく、前記照射時間内にだけ前記被加工物３２上面に照射されるパルスレーザ光である。
【００４４】
ここで、被加工物回転機構４０により被加工物３２が１回転する時間と比較して、前記被加工物３２に対するレーザ光４４の１照射回あたりの照射時間が極めて短時間であれば、前記レーザ光４４は、前記被加工物３２上面において、中心軸１３４を中心として所定角度間隔で照射されるので、この結果、前記被加工物３２には、平面視で、複数の局所的な穴１７６が前記所定角度間隔で略円環状に形成される（図５参照）。前記被加工物３２をさらに回転させながらレーザ光４４の照射を続けると、前記各穴１７６が前記被加工物３２の上面から底面に貫通する貫通孔となり、これらの貫通孔が連結すると、前記被加工物３２は略円形状に切断される。上記したレーザ光４４の照射を前記凹凸パターンの内側及び外側で実施して、該凹凸パターンの内側及び外側を略円形状に切断することにより、被加工物３２からマスター担体１０（図１及び図２参照）が切り出される。
【００４５】
なお、図５は、前記凹凸パターンの外側にレーザ光４４を照射して、該外側を略円形状に切断する場合を図示している。また、このレーザ切断加工システム３０では、被加工物３２に形成された前記凹凸パターンの内側を略円形状に切断加工した後に、該凹凸パターンの外側を略円形状に切断加工することにより、前記被加工物３２から前記凹凸パターンを含む円環状のマスター担体１０（図１及び図２参照）を切り出す。
【００４６】
被加工物３２に対してレーザ光４４を照射した際に、前記被加工物３２の切断加工位置は、時間経過と共に被加工物３２の上面から底面側に変位する。そこで、レーザ切断加工システム３０では、前記レーザ光４４の焦点位置が前記切断加工位置と常時一致するように、前記被加工物３２に対するレーザヘッド４８の位置を焦点位置調整機構１８０により調整している（図４参照）。
【００４７】
前記焦点位置調整機構１８０は、テーブル６８上に配置されたベース１８２と、中心軸１３４（図６参照）と略平行に前記ベース１８２上に立設するガイドレール１８４、１８６と、前記ガイドレール１８４、１８６に沿って上下方向に摺動可能なスライド部材１８８、１９０と、前記ガイドレール１８４、１８６と略直交するように前記スライド部材１８８、１９０に支持されたテーブル１９２と、前記ガイドレール１８４、１８６の上部及び下部に配置され且つ前記スライド部材１８８、１９０の摺動範囲を規制する複数の摺動範囲規制部材１９４〜２００とを有する。
【００４８】
この場合、上方の摺動範囲規制部材１９４、１９６は、橋架部材２０２を介して連結され、スライド部材１８８、１９０の下部は、橋架部材２０４を介して連結されている。また、レーザ本体１７０は、ステージ２１６を介してテーブル１９２上方に支持されている。さらに、テーブル６８におけるベース１８２の下方にはモータ２０６が取り付けられ、該モータ２０６の回転軸２０８は、テーブル６８及びベース１８２の中央部を貫通し且つ該回転軸２０８を回転自在に軸支するカップリング２１０を介してスクリューロッド２１２に軸着されている。前記スクリューロッド２１２は、ガイドレール１８４、１８６と並行して上方に延在し、前記橋架部材２０４の中央部に配設された支持部材２１４及び前記カップリング２１０によって、その上下方向の軸線を中心として回転自在に軸支されている。
【００４９】
ここで、モータ２０６の駆動作用下に回転軸２０８及びカップリング２１０を介してスクリューロッド２１２を前記軸線を中心に回転させると、橋架部材２０４、スライド部材１８８、１９０、テーブル１９２、ステージ２１６及びレーザ光源４６は、ガイドレール１８４、１８６の案内作用下に上下方向に変位可能である。
【００５０】
また、レーザ光源４６は、図示しない駆動機構を用いて、前記ステージ２１６の案内作用下に中心軸１３４（図６参照）と略直交する方向（図４に示す左右方向）に摺動可能である。
【００５１】
さらに、レーザ切断加工システム３０では、パーソナル・コンピュータ（ＰＣ）２２０からプログラマブル・コントローラ（ＰＬＣ）２２２を介してレーザ光源４６及びモータ１２８、２０６を制御することが可能である。すなわち、ＰＬＣ２２２内には、真空チャンバ３４内に配置された被加工物３２からマスター担体１０を切り出すために必要な複数の切断加工条件に関する各種データを格納可能な加工条件格納用メモリ２２４とタイマ２３０とが設けられている。
【００５２】
なお、前記切断加工条件に関する各種データとは、被加工物３２の材料（ニッケル、アルミニウム、ニッケル合金又はアルミニウム合金の種別）、切断加工時における真空チャンバ３４内の圧力、テーブル１０８（被加工物３２）の回転速度、回転方向及び回転数、前記切断加工時における前記被加工物３２に対するレーザ光４４の焦点位置、前記被加工物３２に前記レーザ光４４を１回照射するときの照射時間（前記パルス電圧のパルス幅）を含む。この場合、被加工物３２の切断完了までの条件出しを予め行い、その条件に基づく一連のプログラム等を前記切断加工条件に関する各種データとして加工条件格納用メモリ２２４に格納する。従って、前記各種データに従って被加工物３２の切断加工を行えば、切断加工完了時には、被加工物３２からマスター担体１０を切り出すことが可能である。
【００５３】
ここで、被加工物３２の切断加工に際して、作業員が図示しない真空圧力計を見ながら真空ポンプ３８を操作すると、真空チャンバ３４内の圧力は、大気圧から所定圧力にまで減圧する。
【００５４】
次いで、作業員がＰＣ２２０を用いて切断加工の実行を指示する旨の入力操作を行うと、ＰＬＣ２２２は、前記ＰＣ２２０からの指示内容に対応した所定の切断加工条件に関するデータを加工条件格納用メモリ２２４より検索し、前記検索したデータに基づいて、インバータ２２６に対してモータ１２８を駆動させるための制御信号を出力する。これにより、インバータ２２６は、入力された前記制御信号に基づいて、図示しない直流電源からの直流信号を交流信号に変換してモータ１２８に供給し、前記モータ１２８は、前記供給された交流信号に基づき駆動して、シャフト１２４、テーブル１０８及び被加工物３２を回転させる。
【００５５】
さらに、ＰＬＣ２２２は、前記検索したデータに基づいて、レーザコントローラ１７４に対してレーザ光源４６を駆動させるための制御信号を出力する。前記レーザコントローラ１７４は、入力された前記制御信号に基づいて、所定のパルス幅を有するパルス電圧を生成してレーザ光源４６に出力し、前記レーザ光源４６は、入力された前記パルス電圧に基づくレーザ光４４を生成して被加工物３２に照射する。
【００５６】
さらにまた、ＰＬＣ２２２は、前記検索したデータに基づいて、サーボアンプ２２８に対してモータ２０６を駆動させるための制御信号を出力する。前記サーボアンプ２２８は、入力された前記制御信号に基づいて、図示しない交流電源からの交流信号を増幅してモータ２０６に供給し、前記モータ２０６は、前記供給された交流信号に基づき駆動し、スクリューロッド２１２を回転させる。この結果、ガイドレール１８４、１８６の案内作用下に橋架部材２０４、スライド部材１８８、１９０、テーブル１９２、ステージ２１６及びレーザ光源４６が上下方向に変位し、被加工物３２に対するレーザ光４４の焦点位置が調整される。
【００５７】
さらにまた、ＰＬＣ２２２は、前記検索したデータに基づいて、前記駆動機構にレーザ光源４６を図４の左右方向に摺動させるための制御信号を出力し、前記駆動機構は、入力された前記制御信号に基づいて、ステージ２１６の案内作用下に前記レーザ光源４６を前記左右方向に摺動させる。
【００５８】
前述したように、被加工物３２の切断加工時には、該被加工物３２に対するレーザ光４４の焦点位置が該被加工物３２の上面側から底面側に変位する。そこで、ＰＬＣ２２２では、真空チャンバ３４内が前記所定圧力に減圧している状態で、焦点位置毎に前記被加工物３２に対するレーザ光４４の照射が行えるように、レーザコントローラ１７４、インバータ２２６及びサーボアンプ２２８を制御する。
【００５９】
すなわち、ＰＬＣ２２２は、前記真空チャンバ３４内が前記所定圧力に減圧している状態で、先ず、前記焦点位置が被加工物３２の上面となるように、焦点位置調整機構１８０によりレーザヘッド１７２の高さを調整させた後に、被加工物回転機構４０によりテーブル１０８を回転させると共に、レーザコントローラ１７４及びレーザ光源４６により前記被加工物３２の上面に対するレーザ光４４の照射を行わせる。次いで、前記被加工物３２の上面に対する前記レーザ光４４の照射が完了したときに、前記焦点位置が前記被加工物３２の上面よりも底面側となるように、前記焦点位置調整機構１８０により前記レーザヘッド１７２の高さを調整させた後に、前記テーブル１０８を回転させて前記被加工物３２に対するレーザ光４４の照射を再度行わせる。
【００６０】
また、真空チャンバ３４には、図示しないタコメータが配置され、該タコメータは、テーブル１０８の回転速度や回転数を連続的に計測してＰＬＣ２２２に逐次出力する。
【００６１】
この結果、前記切断加工条件のデータに基づく各焦点位置でのレーザ光４４の照射が完了すると、前述したように、被加工物３２の切断加工が完了してマスター担体１０が切り出される。
【００６２】
本実施形態に係るレーザ切断加工方法を実施するレーザ切断加工システム３０は、以上のように構成されるものであり、次に、レーザ切断加工システム３０及びレーザ切断加工方法の作用効果について、図１〜図１２を参照しながら説明する。
【００６３】
図８は、被加工物３２からマスター担体１０を切り出し、前記切り出したマスター担体１０からスレーブ媒体１２に磁気転写を行う一連の工程を示すフローチャートであり、図９は、図８のステップＳ２の詳細な工程を示すフローチャートであり、図１０は、図９のフローチャートに関し、ＰＬＣ２２２（図４参照）からモータ１２８、２０６及びレーザコントローラ１７４への制御を示すタイムチャートである。
【００６４】
ここでは、図８のステップＳ２（図９のステップＳ２０１〜Ｓ２１３）において、一例として、被加工物３２（図４〜図６参照）に対するレーザ光４４の焦点位置を前記被加工物３２の上面（第１切断加工条件）、前記上面と底面との間（第２切断加工条件）及び前記底面側（第３切断加工条件）とし、これら３つの焦点位置における前記レーザ光４４の照射をそれぞれ実施して前記被加工物３２からマスター担体１０（図１及び図２参照）を切り出す場合について説明する。
【００６５】
なお、前記ステップＳ２では、被加工物３２に形成された前記凹凸パターンの内側に対する切断加工を行った後に、該凹凸パターンの外側に対する切断加工を行う場合について説明する。
【００６６】
先ず、図８のステップＳ１において、複数の溝が同心円状に形成された凹凸パターンを有する図示しない原盤より被加工物３２を形成する。この場合、前記原盤の凹凸パターンに対してニッケル、アルミニウム、ニッケル合金又はアルミニウム合金を電鋳した後に、該電鋳部分を剥離することにより前記凹凸パターン（溝１８）を有する被加工物３２が形成される。さらに、前記被加工物３２における前記凹凸パターンの中心部に該凹凸パターンと略同心の孔を形成する。
【００６７】
次いで、スレーブ媒体１２の寸法に合わせて、レーザ切断加工システム３０（図４〜図６参照）により被加工物３２から円環状のマスター担体１０を切り出す(ステップＳ２)。
【００６８】
ステップＳ２では、先ず、容器本体５０から蓋体５２が離間している状態で、前記凹凸パターンがレーザ光源４６側となるように被加工物３２をテーブル１０８に載置し、前記載置された被加工物をクランパ１１０で前記テーブル１０８に固定する（図９のステップＳ２０１）。この場合、前記孔に中心位置決め部材１１２を貫通させて各溝１８と前記テーブル１０８とが略同心となるように前記被加工物３２を前記テーブル１０８上面に載置した後に、前記クランパ１１０により前記被加工物３２を固定する。その後、前記容器本体５０の上部の開口を蓋体５２で閉塞し、ボルト６０及びナット６２により該蓋体５２を前記容器本体５０に固定する。
【００６９】
次いで、作業員が図示しない真空圧力計を見ながら真空ポンプ３８を操作すると、前記真空ポンプ３８は、排気通路３６を介して真空チャンバ３４内を大気圧から所定圧力にまで減圧する。前記真空チャンバ３４内の圧力が被加工物３２の材料の三重点（図７Ａ及び図７Ｂ参照）における圧力以下にまで減圧したときに、前記作業員は、ＰＣ２２０（図４参照）を用いて真空チャンバ３４内に配置された被加工物３２に対する切断加工の実行を指示する旨の入力操作を行う。この場合、前記作業員は、前記入力操作において、被加工物３２の材料（ニッケル、アルミニウム、ニッケル合金又はアルミニウム合金）を含む指示内容をＰＣ２２０に入力する。
【００７０】
ＰＬＣ２２２は、ＰＣ２２０から入力された前記指示内容に基づいて、加工条件格納用メモリ２２４から前記指示内容に対応するデータを検索し、前記検索したデータを前記被加工物３２の第１切断加工条件として設定する（図９のステップＳ２０２）。すなわち、前記ＰＬＣ２２２は、加工条件格納用メモリ２２４から（１）前記被加工物３２（テーブル１０８）の回転速度Ｖ１、回転方向及び回転数と、（２）前記被加工物３２に対するレーザ光４４の焦点位置と、（３）中心軸１３４に対する前記被加工物３２の照射部分の位置と、（４）前記被加工物３２にレーザ光４４を１回照射する際の照射時間とを含む各種データを検索し、前記検索した各データを第１切断加工条件とする。なお、前記第１切断加工条件とは、前述したように、被加工物３２の上面をレーザ光４４の焦点位置としたときの切断加工条件をいう。
【００７１】
次いで、ＰＬＣ２２２は、図１０に示す時刻ｔ０で、サーボアンプ２２８にモータ２０６を駆動させるための制御信号を出力する（図１０の「移動指令」）と共に、前記駆動機構にレーザ光源４６を図４の左右方向に摺動させるための制御信号を出力する。
【００７２】
サーボアンプ２２８は、入力された前記制御信号に基づいて、図示しない交流電源からの交流信号を増幅してモータ２０６に供給し、該モータ２０６は、供給された前記交流信号に基づいて駆動する。前記モータ２０６の駆動作用下に、スクリューロッド２１２は、その軸線方向を中心として回転し、この結果、橋架部材２０４、スライド部材１８８、１９０、テーブル１９２、ステージ２１６及びレーザ光源４６は、ガイドレール１８４、１８６の案内作用下に、レーザ光４４の焦点位置が被加工物３２の上面となる位置にまで変位する。
【００７３】
一方、前記駆動機構は、入力された前記制御信号に基づいて、レーザヘッド１７２におけるレーザ光４４の放射部分が、平面視で、被加工物３２の凹凸パターンの内側となる位置にまで、ステージ２１６の案内作用下にレーザ光源４６を変位させる（ステップＳ２０３）。
【００７４】
次いで、レーザ光４４（図４〜図６参照）の焦点位置が被加工物３２の上面にまで変位し、且つレーザヘッド１７２が平面視で前記凹凸パターンの内側にまで変位した時刻ｔ１（図１０参照）において、ＰＬＣ２２２は、サーボアンプ２２８及び前記駆動機構への各制御信号の出力を停止し、一方で、インバータ２２６にモータ１２８を駆動させるための制御信号を出力する。インバータ２２６は、入力された前記制御信号に基づいて、図示しない直流電源からの直流信号を交流信号に変換してモータ１２８に供給し、該モータ１２８は、入力された前記交流信号に基づいて駆動する。
【００７５】
前記モータ１２８の駆動作用下に、回転軸１３２、カップリング１２６、シャフト１２４及びカップリング１２０は、中心軸１３４を中心として回転し、この結果、前記シャフト１２４に前記カップリング１２０を介して連結されたテーブル１０８、内輪部１００及び前記テーブル１０８に固定された被加工物３２は、ローラ１０２の案内作用下に前記中心軸１３４を中心として回転する（ステップＳ２０４）。
【００７６】
なお、被加工物３２、テーブル１０８及びシャフト１２４の回転速度や回転数は、前記タコメータにより計測されてＰＬＣ２２２に逐次出力される。この場合、前記タコメータは、前記テーブル１０８の回転速度を連続的に計測して前記ＰＬＣ２２２に出力し、一方で、前記テーブル１０８が１回転する毎にパルス信号をＰＬＣ２２２に出力する。
【００７７】
次いで、時刻ｔ２（図１０参照）において、テーブル１０８の回転速度が前記第１切断加工条件にて設定されている回転速度Ｖ１になったときに、ＰＬＣ２２２内のタイマ２３０が動作し、前記テーブル１０８が回転速度Ｖ１で安定して回転するまで所定時間（時刻ｔ２から時刻ｔ３までの時間）の計時を行う（ステップＳ２０５）。
【００７８】
時刻ｔ３において、タイマ２３０がその動作を停止することにより、ＰＬＣ２２２は、テーブル１０８が回転速度Ｖ１で安定に回転しているものと判断し、前記第１切断加工条件に基づいて、レーザコントローラ１７４にレーザ光源４６を駆動させるための制御信号を出力し、一方で、前記タコメータから入力される前記パルス信号の個数のカウントを開始する。なお、時刻ｔ２から所定時刻までカウントされる前記パルス信号の個数は、時刻ｔ２から前記所定時刻までの前記テーブル１０８の回転数である。
【００７９】
レーザコントローラ１７４は、入力された前記制御信号に基づいて、テーブル１０８が１回転する時間よりも短時間のパルス幅を有するパルス電圧をレーザ光源４６に繰り返し出力する。レーザ光源４６のレーザ本体１７０は、入力された前記パルス電圧に基づいて、前記パルス幅の時間だけレーザ光４４を生成し、レーザヘッド１７２は、窓４２を通じて被加工物３２の上面への前記レーザ光４４の照射を開始する（ステップＳ２０６）。
【００８０】
この場合、被加工物３２が１回転する時間と比較して、１回あたりのレーザ光４４の照射時間が短時間であるので、前記被加工物３２の上面における前記凹凸パターンの内側には、前記レーザ光４４の照射に起因する複数の穴１７６が所定角度間隔で略円環状に形成される。
【００８１】
ＰＬＣ２２２は、前記タコメータから入力される前記パルス信号をカウントする毎に、時刻ｔ３からカウントしている前記パルス信号の個数（テーブル１０８の実際の回転数）が前記第１切断加工条件で設定されているテーブル１０８の回転数に到達したか否かを判定し（ステップＳ２０７）、前記カウントした回転数が前記設定されている回転数に到達していない場合には、前記テーブル１０８の回転数のカウントと、被加工物３２の上面に対するレーザ光４４の照射とを引き続き実施する。
【００８２】
一方、時刻ｔ４において、前記カウントした回転数が前記第１切断加工条件で設定されている回転数に到達した場合、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２の上面におけるレーザ光４４の照射が完了して前記被加工物３２に対する該レーザ光４４の焦点位置が前記被加工物３２の上面から底面側に変位したものと判断し、レーザコントローラ１７４に対する制御信号の出力を停止すると共に、テーブル１０８の回転数のカウントを停止させる（ステップＳ２０８）。
【００８３】
これにより、レーザコントローラ１７４は、レーザ光源４６へのパルス電圧の供給を停止し、この結果、前記レーザ光源４６でのレーザ光４４の生成が停止され、被加工物３２への前記レーザ光４４の照射が停止するに至る。
【００８４】
次いで、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２における前記凹凸パターンの内側での切断加工が完了したか否かを判定する（ステップＳ２０９）。この場合、ＰＬＣ２２２は、ステップＳ２０６の期間（図１０の時刻ｔ３から時刻ｔ４までの時間）内で、前記第１〜第３切断加工条件に基づく切断加工が全て実施されたか否かを判定することにより切断加工が完了したか否かを判定する。
【００８５】
この場合、前記第１切断加工条件に基づく被加工物３２の上面に対するレーザ光４４の照射により切断加工位置が前記被加工物３２の上面から底面側に変位しているので、前記ＰＬＣ２２２は、前記被加工物３２の切断加工が完了していないものと判断して図９のステップＳ２０２の処理に戻り、第２切断加工条件の設定を行う。
【００８６】
すなわち、ＰＬＣ２２２（図４参照）は、加工条件格納用メモリ２２４から新たにデータを検索して、前記検索したデータを前記被加工物３２の第２切断加工条件として設定する（ステップＳ２０２）。その際、前記ＰＬＣ２２２は、加工条件格納用メモリ２２４から（１）被加工物３２（テーブル１０８）の回転速度Ｖ２、回転方向及び回転数と、（２）前記被加工物３２に対するレーザ光４４の焦点位置と、（３）前記被加工物３２に対する前記レーザ光４４の１回の照射における照射時間とを含む各データを検索し、前記検索した各データを第２切断加工条件とする。なお、前記第２切断加工条件とは、被加工物３２の上面と底面との間をレーザ光４４の焦点位置としたときの切断加工条件をいう。
【００８７】
次いで、ＰＬＣ２２２は、前記設定した第２切断加工条件に基づいて、サーボアンプ２２８にモータ２０６を駆動させるための新たな制御信号を出力する。サーボアンプ２２８は、入力された前記制御信号に基づいて、前記交流電源からの交流信号を増幅してモータ２０６に供給し、該モータ２０６は、供給された前記交流信号に基づいて駆動する。
【００８８】
前記モータ２０６の駆動作用下に、スクリューロッド２１２は、その軸線方向を中心として回転し、この結果、橋架部材２０４、スライド部材１８８、１９０、テーブル１９２、ステージ２１６及びレーザ光源４６は、ガイドレール１８４、１８６の案内作用下に、レーザ光４４の焦点位置が被加工物３２の上面と底面との間の位置にまで変位する（ステップＳ２０３）。
【００８９】
次いで、レーザ光４４（図４〜図６参照）の焦点位置が被加工物３２の上面と底面との間の位置にまで変位した時刻ｔ５（図１０参照）において、ＰＬＣ２２２は、サーボアンプ２２８への制御信号の出力を停止し、一方で、前記第２切断加工条件に基づいて、テーブル１０８の回転速度をＶ１からＶ２（Ｖ１＞Ｖ２）に変化させるための制御信号をインバータ２２６に出力する。前記インバータ２２６は、入力された前記制御信号に基づいて、モータ１２８に供給する前記交流信号のレベルを低減させ、該モータ１２８は、入力された前記交流信号に基づいて駆動力を低下する。この結果、テーブル１０８の回転速度は、時間経過と共にＶ１からＶ２に減少する（ステップＳ２０４）。
【００９０】
次いで、時刻ｔ６（図１０参照）において、テーブル１０８の回転速度が前記第２切断加工条件にて設定されている回転速度Ｖ２になったときに、ＰＬＣ２２２内のタイマ２３０が動作し、前記テーブル１０８が回転速度Ｖ２で安定して回転するまで所定時間（時刻ｔ６から時刻ｔ７までの時間）の計時を行う（ステップＳ２０５）。
【００９１】
時刻ｔ７において、タイマ２３０がその動作を停止すると、ＰＬＣ２２２は、テーブル１０８が回転速度Ｖ２で安定に回転しているものと判断し、前記第２切断加工条件に基づいて、レーザコントローラ１７４にレーザ光源４６を駆動させるための制御信号を出力し、一方で、前記タコメータから入力された前記パルス信号の個数のカウントを開始する。
【００９２】
レーザコントローラ１７４は、入力された前記制御信号に基づいて、テーブル１０８が１回転する時間よりも短時間のパルス幅を有するパルス電圧をレーザ光源４６に順次出力する。レーザ光源４６のレーザ本体１７０は、入力された前記パルス電圧に基づいて、前記パルス幅の時間だけレーザ光４４を生成し、レーザヘッド１７２は、窓４２を通じて被加工物３２の上面と底面との間の焦点位置への前記レーザ光４４の照射を開始する（ステップＳ２０６）。これにより、前記被加工物３２に形成された各穴１７６（図５参照）の最深部は、前記レーザ光４４の照射に起因して前記被加工物３２の底面側に変位する。
【００９３】
ＰＬＣ２２２は、前記タコメータから入力される前記パルス信号をカウントする毎に、時刻ｔ７からカウントしている前記パルス信号の個数（テーブル１０８の実際の回転数）が前記第２切断加工条件で設定されているテーブル１０８の回転数に到達したか否かを判定し（ステップＳ２０７）、前記カウントした回転数が前記設定されている回転数に到達していない場合には、前記テーブル１０８の回転数のカウントと、被加工物３２の前記焦点位置に対するレーザ光４４の照射とを引き続き実施する。
【００９４】
一方、時刻ｔ８において、前記カウントした回転数が前記設定されている回転数に到達した場合、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２の上面と底面側との間でのレーザ光４４の照射が完了して前記被加工物３２に対する前記レーザ光４４の焦点位置が該被加工物３２の底面側に変位したものと判断し、レーザコントローラ１７４に対する制御信号の出力を停止すると共に、テーブル１０８の回転数のカウントを停止させる（ステップＳ２０８）。
【００９５】
これにより、レーザコントローラ１７４は、レーザ光源４６へのパルス電圧の供給を停止して、前記レーザ光源４６におけるレーザ光４４の生成が停止され、被加工物３２へのレーザ光４４の照射が停止するに至る。
【００９６】
次いで、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２の切断加工が完了したか否かを再度判定する（ステップＳ２０９）。この場合、ＰＬＣ２２２は、ステップＳ２０６の期間（図１０の時刻ｔ７から時刻ｔ８までの期間）内で実施された切断加工が前記第２切断加工条件に基づく切断加工であるので、被加工物３２の切断加工が完了していないものと判断してステップＳ２０２（図９参照）の処理に再度戻り、第３切断加工条件の設定を行う。
【００９７】
すなわち、ＰＬＣ２２２（図４参照）は、加工条件格納用メモリ２２４から新たにデータを検索して、前記検索したデータを前記被加工物３２の第３切断加工条件として設定する（ステップＳ２０２）。この場合、前記ＰＬＣ２２２は、加工条件格納用メモリ２２４から（１）被加工物３２（テーブル１０８）の回転速度Ｖ３、回転方向及び回転数と、（２）前記被加工物３２に対するレーザ光４４の焦点位置と、（３）前記被加工物３２に対する前記レーザ光４４の１回の照射における照射時間とを含む各データを検索し、前記検索した各データを第３切断加工条件とする。なお、前記第３切断加工条件とは、被加工物３２の底面側をレーザ光４４の焦点位置としたときの切断加工条件をいう。
【００９８】
次いで、ＰＬＣ２２２は、前記設定した第３切断加工条件に基づいて、サーボアンプ２２８にモータ２０６を駆動させるための新たな制御信号を出力する。サーボアンプ２２８は、入力された前記制御信号に基づいて、前記交流電源からの交流信号を増幅してモータ２０６に供給し、該モータ２０６は、供給された前記交流信号に基づいて駆動する。
【００９９】
前記モータ２０６の駆動作用下に、スクリューロッド２１２は、その軸線方向を中心として回転し、この結果、橋架部材２０４、スライド部材１８８、１９０、テーブル１９２、ステージ２１６及びレーザ光源４６は、ガイドレール１８４、１８６の案内作用下に、レーザ光４４の焦点位置が被加工物３２の底面側の位置にまで変位する（ステップＳ２０３）。
【０１００】
次いで、レーザ光４４（図４〜図６参照）の焦点位置が被加工物３２の底面側の位置にまで変位した時刻ｔ９（図１０参照）において、ＰＬＣ２２２は、サーボアンプ２２８への制御信号の出力を停止し、一方で、前記第３切断加工条件に基づいて、テーブル１０８の回転速度をＶ２からＶ３（Ｖ２＜Ｖ３）に変化させるための制御信号をインバータ２２６に出力する。前記インバータ２２６は、入力された前記制御信号に基づいて、モータ１２８に供給する前記交流信号のレベルを増加させ、該モータ１２８は、入力された前記交流信号に基づいて駆動力を増加する。この結果、テーブル１０８の回転速度は、時間経過と共にＶ２からＶ３に上昇する（ステップＳ２０４）。
【０１０１】
次いで、時刻ｔ１０（図１０参照）において、テーブル１０８の回転速度が前記第３切断加工条件にて設定されている回転速度Ｖ３になったときに、ＰＬＣ２２２内のタイマ２３０が動作し、前記テーブル１０８が回転速度Ｖ３で安定して回転するまで所定時間（時刻ｔ１０から時刻ｔ１１までの時間）の計時を行う（図９のステップＳ２０５）。
【０１０２】
時刻ｔ１１において、タイマ２３０がその動作を停止すると、ＰＬＣ２２２は、テーブル１０８が回転速度Ｖ３で安定に回転しているものと判断し、前記第３切断加工条件に基づいて、レーザコントローラ１７４にレーザ光源４６を駆動させるための制御信号を出力し、一方で、前記タコメータから入力された前記パルス信号の個数のカウントを開始する。
【０１０３】
レーザコントローラ１７４は、入力された前記制御信号に基づいて、テーブル１０８が１回転する時間よりも短時間のパルス幅を有するパルス電圧をレーザ光源４６に順次出力する。レーザ光源４６のレーザ本体１７０は、入力された前記パルス電圧に基づいて、前記パルス幅の時間だけレーザ光４４を生成し、レーザヘッド１７２は、窓４２を通じて被加工物３２の底面側への前記レーザ光４４の照射を開始する（ステップＳ２０６）。これにより、前記被加工物３２に形成された各穴１７６の最深部は、前記レーザ光４４の照射に起因して前記被加工物３２の底面にまで到達し、この結果、前記各穴１７６は貫通孔に変化する。
【０１０４】
ＰＬＣ２２２は、前記タコメータから入力される前記パルス信号をカウントする毎に、時刻ｔ１１からカウントしている前記パルス信号の個数（テーブル１０８の実際の回転数）が前記第３切断加工条件で設定されているテーブル１０８の回転数に到達したか否かを判定し（ステップＳ２０７）、前記カウントした回転数が前記設定されている回転数に到達していない場合には、前記テーブル１０８の回転数のカウントと、被加工物３２の上面に対するレーザ光４４の照射とを引き続き実施する。
【０１０５】
一方、時刻ｔ１２において、前記カウントした回転数が前記設定されている回転数に到達した場合、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２の底面側でのレーザ光４４の照射が完了したものと判断し、レーザコントローラ１７４に対する制御信号の出力を停止すると共に、テーブル１０８の回転数のカウントを停止させる（ステップＳ２０８）。
【０１０６】
これにより、レーザコントローラ１７４は、レーザ光源４６へのパルス電圧の供給を停止して、前記レーザ光源４６におけるレーザ光４４の生成が停止され、被加工物３２へのレーザ光４４の照射が停止するに至る。
【０１０７】
次いで、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２の切断加工が完了したか否かを再度判定する（ステップＳ２０９）。この場合、ステップＳ２０６の期間（時刻ｔ１１から時刻ｔ１２までの時間）内で前記第３切断加工条件に基づく切断加工が実施されたので、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２の前記凹凸パターンの内側における切断加工が完了したものと判断する。
【０１０８】
次いで、ＰＬＣ２２２は、レーザ光源４６の位置がステップＳ２０１の切断加工前における位置にまで戻るように、サーボアンプ２２８にモータ２０６を駆動させるための新たな制御信号を出力する。サーボアンプ２２８は、入力された前記制御信号に基づいて、前記交流電源からの交流信号を増幅してモータ２０６に供給し、該モータ２０６は、供給された前記交流信号に基づいて駆動する。
【０１０９】
前記モータ２０６の駆動作用下に、スクリューロッド２１２は、その軸線方向を中心として回転し、この結果、橋架部材２０４、スライド部材１８８、１９０、テーブル１９２、ステージ２１６及びレーザ光源４６は、ガイドレール１８４、１８６の案内作用下に、ステップＳ２０１における位置にまで変位する（ステップＳ２１０）。
【０１１０】
次いで、レーザ光源４６（図４〜図６参照）が図９のステップＳ２０１における位置にまで変位した時刻ｔ１３（図１０参照）において、ＰＬＣ２２２は、サーボアンプ２２８への制御信号の出力を停止し、一方で、インバータ２２６への制御信号の出力を停止する。これにより、インバータ２２６からモータ１２８への交流信号の供給が停止し、この結果、時刻ｔ１４において、テーブル１０８の回転が停止するに至る（ステップＳ２１１）。
【０１１１】
次いで、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２の前記凹凸パターンの内側及び外側における切断加工が完了したか否かを判定する（図９のステップＳ２１２）。この場合、前記ＰＬＣ２２２は、前記第１〜第３切断加工条件に基づく切断加工が２度実施されたか否かを判定することにより、前記凹凸パターンの外側及び内側における切断加工が完了したか否かを判定する。
【０１１２】
すなわち、前記ＰＬＣ２２２は、前記第３切断加工条件までの切断加工が１度も完了していない場合には、前記凹凸パターンの内側及び外側における切断加工が完了していないものと判定し、前記第３切断加工条件までの切断加工が１度実施された場合には、前記凹凸パターンの内側における切断加工が完了しているが前記外側における切断加工が完了していないものと判定し、前記第３切断加工条件までの切断加工が２度実施された場合には、前記凹凸パターンの内側及び外側における切断加工が完了しているものと判定する。
【０１１３】
この場合、前記凹凸パターンの内側における切断加工のプログラム（前記内側での切断加工について第１〜第３切断加工条件まで実施するプログラム）が実施されて前記内側での切断加工のみが完了しているので、ＰＬＣ２２２は、前記凹凸パターンの外側における切断加工のプログラム（前記外側での切断加工について第１〜第３切断加工条件まで実施するプログラム）が実施されていないものと判断して、前記凹凸パターンの外側における切断加工のプログラムを前述したステップＳ２０２〜Ｓ２１１に従って実行する。すなわち、ＰＬＣ２２２は、前記凹凸パターンの内側における切断加工のプログラムを実施した後に、前記凹凸パターンの外側における切断加工のプログラムを実施する。
【０１１４】
なお、前記凹凸パターンの外側における切断加工のプログラムは、前記第１切断加工条件に基づいて実施されるステップＳ２０３で、レーザヘッド１７２におけるレーザ光４４の放射箇所が、平面視で、前記凹凸パターンの外側となるようにレーザ光源４６を変位させる点や、ステップＳ２０４で、切断部分の円の大きさを考慮してテーブル１０８の回転速度が変更されている点以外は、前述した被加工物３２の凹凸パターンの内側における切断加工のプログラムと略同様である。従って、前記凹凸パターンの外側における切断加工の内容については、その詳細な説明を省略する。
【０１１５】
次いで、ステップＳ２１２において、ＰＬＣ２２２は、被加工物３２の前記凹凸パターンの内側及び外側における切断加工が完了したか否かを再度判定し、前記第３切断加工条件までの切断加工のプログラムが２度実施されたことから、前記凹凸パターンの内側及び外側における切断加工が完了したものと判断する。
【０１１６】
次いで、前記作業員が被加工物３２の切断加工の完了を確認（例えば、ＰＣ２２０の図示しないディスプレイに切断完了を示す画像が表示され、その表示を前記作業員が確認する）した後に真空ポンプ３８を操作すると、真空チャンバ３４内の排気処理が停止し、前記真空チャンバ３４内の圧力は、前記所定圧力から大気圧に変化する。前記真空チャンバ３４内の圧力が大気圧になったときに、真空チャンバ３４からボルト６０及びナット６２を取り外して蓋体５２を容器本体５０から離間させ、該容器本体５０から被加工物３２及び切り出されたマスター担体１０を取り出す（ステップＳ２１３）。
【０１１７】
なお、上述したステップＳ２の切断加工では、前記凹凸パターンの内側における切断加工のプログラムを実施した後に、前記凹凸パターンの外側における切断加工のプログラムを実施しているが、これに代えて、前記凹凸パターンの外側における切断加工のプログラムを実施した後に、前記凹凸パターンの内側における切断加工のプログラムを実施することも可能であることは勿論である。
【０１１８】
次いで、図８のステップＳ３では、ステップＳ２（ステップＳ２０１〜Ｓ２１３）で被加工物３２（図４〜図６参照）より切り出されたマスター担体１０からスレーブ媒体１２への磁気転写を行う（図１〜図３Ｃ参照）。
【０１１９】
この場合、先ず、図３Ａに示すように、スレーブ媒体１２の半径方向に初期磁界を印加して該スレーブ媒体１２内を磁化させる。次いで、図３Ｂに示すように、前記スレーブ媒体１２と、凹凸パターン（転写領域１４）が形成されたマスター担体１０の一面側とを密接させた状態で、前記スレーブ媒体１２の前記初期磁界の保磁力に対して２倍の磁界強度を有する転写磁界を、該初期磁界と反対方向に印加する。これにより、前記マスター担体１０及び前記スレーブ媒体１２内において、前記転写磁界が溝１８を回避するように通過する。この結果、図３Ｃに示すように、前記スレーブ媒体１２は、前記溝１８と対向する部分が前記転写磁界で磁化され、一方で、前記マスター担体１０との密着部分が前記初期磁界で磁化される。この結果、前記凹凸パターンに対応する各信号が前記マスター担体１０より前記スレーブ媒体１２に転写される。
【０１２０】
次いで、マスター担体１０（図１及び図２参照）に記録されたトラッキング用サーボ信号、アドレス情報信号及び再生クロック信号等の各信号が、マスター担体１０よりスレーブ媒体１２に確実に磁気転写されたか否かを検査する（ステップＳ４）。
【０１２１】
この検査では、前記スレーブ媒体１２の半径方向に沿って外方より内方に向かって、あるいは内方より外方に向かって検査用磁気ヘッドを該スレーブ媒体１２上方で走査し、前記検査用磁気ヘッドから出力された走査結果を示す信号をＡ／Ｄ変換してパーソナル・コンピュータに取り込む。
【０１２２】
この場合、前記走査は、スレーブ媒体１２の全面にわたって行われ、前記パーソナル・コンピュータは、前記スレーブ媒体１２全面における走査結果を再生出力信号としてマッピングし、前記再生出力信号のレベルの全体平均値に対して７０［％］以下の箇所が、前記スレーブ媒体１２全体の０．５［％］以下であれば、マスター担体１０からスレーブ媒体１２に前記各信号（転写信号）が確実に転写されたものと判断して、前記スレーブ媒体１２における転写信号の品位が良好であるものと判定する。
【０１２３】
一方、前記７０［％］以下の箇所が、スレーブ媒体１２全体の０．５［％］を越えると、マスター担体１０から前記スレーブ媒体１２に前記転写信号が良好に転写されていないものと判断して、前記スレーブ媒体１２における転写信号の品位が不良であると判定する。
【０１２４】
図１１は、磁気転写の評価結果を示す表であり、実施例１〜実施例３は、真空チャンバ３４内の圧力を被加工物３２を構成する材料の三重点における圧力以下に減圧した状態で該被加工物３２から切り出されたマスター担体１０（図１及び図２参照）を用いてスレーブ媒体１２に磁気転写を行った場合の評価結果であり、比較例１〜比較例４は、前記真空チャンバ３４の圧力が前記三重点における圧力を越えた状態で、被加工物３２から切り出されたマスター担体１０を用いてスレーブ媒体１２に磁気転写を行った場合の評価結果である。なお、図１１では、被加工物３２（マスター担体１０）の材料はニッケルであり、その厚みは０．３［ｍｍ］である。
【０１２５】
実施例１〜実施例４では、前記７０［％］以下の箇所の割合がいずれも０．５［％］以下であり、前記転写信号の品位が良好である。これは、真空チャンバ３４内の圧力を前記三重点における圧力（図７Ａに示す８．０×１０-3［Ｔｏｒｒ］）以下とした状態で被加工物３２に対する切断加工を行ったことによるものである。
【０１２６】
すなわち、前記真空チャンバ３４内の圧力がニッケルの三重点における圧力以下であると、切断加工時にレーザ光４４によって加熱された被加工物３２の照射部分は、固相から気相へと昇華する。換言すれば、前記照射部分は、液相を介することなく切断される。従って、切断加工時における溶融物の発生や、切断面近傍におけるドロス及びバリの発生が抑制され、ステップＳ３（図８参照）において、マスター担体１０とスレーブ媒体１２との密着性が向上して、確実に磁気転写が行われるためである。
【０１２７】
これに対して、比較例１〜比較例４では、前記７０［％］以下の箇所の割合がいずれも０．５［％］を越え、前記転写信号の品位が不良である。これは、前記三重点を越える圧力においてレーザ光４４を被加工物３２に照射するので、照射部分に溶融物が発生して切断面にドロスやバリが発生し、この結果、ステップＳ３において、マスター担体１０とスレーブ媒体１２との密着性が低下するためである。
【０１２８】
図１２は、マスター担体１０の厚みを変えたときの磁気転写の評価結果を示す表であり、実施例４及び実施例５は、真空チャンバ３４内の圧力を被加工物３２を構成する材料の三重点における圧力以下に減圧した状態で該被加工物３２から切り出されたマスター担体１０（図１及び図２参照）を用いてスレーブ媒体１２に磁気転写を行った場合の評価結果であり、比較例５及び比較例６は、前記真空チャンバ３４内の圧力が大気圧である場合において、被加工物３２から切り出されたマスター担体１０を用いてスレーブ媒体１２に磁気転写を行った場合の評価結果である。
【０１２９】
なお、図１２では、被加工物３２（マスター担体１０）の材料はニッケルであり、その厚みは実施例４及び比較例５において０．３［ｍｍ］であり、実施例５及び比較例６において０．１５［ｍｍ］である。
【０１３０】
この場合も、実施例４及び実施例５では、マスター担体１０の厚みを変えても、前記７０［％］以下の箇所の割合がいずれも０．５［％］以下であり、前記転写信号の品位が良好である。これは、前述した図１１の結果と同様に、真空チャンバ３４内の圧力を前記三重点における圧力（図７Ａに示す８．０×１０-3［Ｔｏｒｒ］）以下とした状態で被加工物３２に対する切断加工を行ったことによるものである。
【０１３１】
これに対して、比較例５及び比較例６では、前記７０［％］以下の箇所の割合がいずれも０．５［％］を越え、前記転写信号の品位が不良である。これは、前記三重点での圧力を越える大気圧においてレーザ光４４を被加工物３２に照射するので、照射部分に溶融物が発生して切断面にドロスやバリが発生し、この結果、ステップＳ３において、マスター担体１０とスレーブ媒体１２との密着性が低下するためである。
【０１３２】
このように、本実施形態によれば、被加工物３２を構成する材料の三重点での圧力以下で該被加工物３２に対する切断加工を行うので、切断加工時にレーザ光４４によって加熱された照射部分は、固相から気相へと昇華する。換言すれば、前記照射部分は、液相を介することなく切断される。この結果、切断加工時における溶融物の発生や、切断面近傍におけるドロス及びバリの発生が抑制され、切断面の品質を確保することができる。従って、磁気転写工程におけるマスター担体１０とスレーブ媒体１２との密着性が向上して、該マスター担体１０に記録された各信号を確実に前記スレーブ媒体１２に磁気転写することができる。
【０１３３】
また、前記三重点の圧力以下に減圧することにより、前記照射部分の沸点が低下するので、従来技術と比較して、低出力のレーザ光４４を利用して被加工物３２の切断加工を効率よく行うことができる。この結果、前記切断加工に係る設備のイニシャルコストやランニングコストを削減することが可能となる。
【０１３４】
また、本実施形態によれば、真空チャンバ３４内を大気圧から所定圧力に減圧することにより、被加工物３２の沸点を低下させることができる。この結果、従来技術と比較して、切断加工時にレーザ光４４による前記被加工物３２の照射部分が固相から液相（溶融状態）を経由して気相に変化するまでの時間が短縮され、溶融物の発生を抑制することが可能となる。従って、切断面近傍におけるドロスやバリの発生が抑制されて該切断面の品質を確保することができ、磁気転写工程におけるマスター担体１０とスレーブ媒体１２との密着性が向上して、該マスター担体１０に記録された各信号を確実に前記スレーブ媒体１２に磁気転写することができる。
【０１３５】
また、前記沸点の低下により、従来技術と比較して、低出力のレーザ光４４を利用して被加工物３２の切断加工を短時間で効率よく行うことができるので、前記切断加工に係る生産性が向上して、設備のイニシャルコストやランニングコストを削減することが可能となる。さらに、真空チャンバ３４内を前記所定圧力に減圧し且つ被加工物３２を回転させた状態で切断加工を行うので、切断加工に係る作業効率が向上する。
【０１３６】
この場合、真空チャンバ３４内でテーブル１０８及びクランパ１１０により被加工物３２を固定保持し、モータ１２８及びシャフト１２４により前記真空チャンバ３４の外部から前記テーブル１０８を中心軸１３４を中心に回転させるので、切断加工に係る作業効率をさらに向上させることができる。
【０１３７】
また、ローラ１０２の案内作用下に前記内輪部１００及び前記テーブル１０８を回転させるので、回転ぶれが抑制された状態で前記被加工物３２を前記中心軸１３４を中心に回転させることができ、この結果、前記被加工物３２の切断加工を精度よく行うことが可能となる。
【０１３８】
さらに、磁性流体１５８、１６０によってベース５４におけるシャフト１２４の貫通部分をシールするので、前記貫通部分が確実にシールされて真空チャンバ３４内の気密性が向上し、被加工物３２から切断面品質がより良好なマスター担体１０を切り出すことが可能となる。
【０１３９】
さらにまた、レーザ光源４６を被加工物３２に対してレーザ光４４を繰り返し照射するパルスレーザ光源とすることにより、照射部分への前記レーザ光４４の照射に起因する過度のエネルギー供給が抑制され、マスター担体１０の切断面の品質をより一層高めることができる。
【０１４０】
さらにまた、焦点位置調整機構１８０により被加工物３２に対するレーザ光源４６の距離を変化させて、前記照射部分に対するレーザ光４４の焦点位置を調整すれば、前記照射部分を効率よく切断することができる。
【０１４１】
上述した実施形態では、被加工物３２に対するレーザ光４４の焦点位置を焦点位置調整機構１８０により調整しているが、この構成に代えて、レーザヘッド４８内に被加工物３２表面に対して進退自在な図示しない位置合わせ機構を備えさせることも可能である。このような位置合わせ機構としては、例えば、前記レーザ光４４が通過する図示しない集光レンズの位置を前記被加工物３２表面に対して進退させる機構のほか、前記レーザヘッド４８自体が前記被加工物３２表面に対して進退する機構であることが好ましい。
【０１４２】
また、上述した実施形態では、モータ１２８を中心軸１３４と略同軸に配置しているが、この構成に代えて、図１３に示すように、前記モータ１２８をテーブル６８におけるフランジ５８下方に固定し、回転軸１３２に軸着されたプーリ２４０と、カップリング１２６と略同軸に連結されたプーリ２４２とをベルト２４４で懸架して、前記モータ１２８を駆動した際に、前記ベルト２４４を介してプーリ２４２及びシャフト１２４を中心軸１３４を中心に所定方向に回転させるようにすることも可能である。
【０１４３】
さらに、本実施形態では、磁性流体シール手段１３０を用いてシャフト１２４におけるベース５４の貫通部分（孔１２２）をシールしているが、この構成に代えて、一般的な真空シール手段を用いて前記貫通部分のシールを行うことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１４４】
【図１】マスター担体の平面図である。
【図２】マスター担体とスレーブ媒体とを重畳した状態における図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った一部拡大断面図である。
【図３】図３Ａは、スレーブ媒体に初期磁界を印加した状態を示す一部拡大断面図であり、図３Ｂは、マスター担体及び前記スレーブ媒体に転写磁界を印加した状態を示す一部拡大断面図であり、図３Ｃは、スレーブ媒体に対する磁気転写が完了した状態を示す一部拡大断面図である。
【図４】本実施形態に係るレーザ切断加工システムの概略ブロック構成図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線に沿った断面図である。
【図７】図７Ａは、被加工物の材料がニッケルである場合の相変化を示すグラフであり、図７Ｂは、被加工物の材料がアルミニウムである場合の相変化を示すグラフである。
【図８】被加工物よりマスター担体を形成し、前記形成されたマスター担体からスレーブ媒体に磁気転写を行う一連の処理を示すフローチャートである。
【図９】図８のステップＳ２を詳細に記載したフローチャートである。
【図１０】ＰＬＣから各モータ及びレーザコントローラへの制御を示すタイムチャートである。
【図１１】マスター担体よりスレーブ媒体に対する磁気転写の評価結果を示す表である。
【図１２】マスター担体よりスレーブ媒体に対する磁気転写の評価結果を示す表である。
【図１３】モータからベルトを介してシャフトを回転させる構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１４５】
１０…マスター担体                １２…スレーブ媒体
３０…レーザ切断加工システム      ３２…被加工物
３４…真空チャンバ                ３８…真空ポンプ
４０…被加工物回転機構            ４２…窓
４４…レーザ光                    ４６…レーザ光源
５０…容器本体                    ５２…蓋体
５４…ベース                      ６８、１０８、１９２…テーブル
９６…クロスローラリング          １１０…クランパ
１１２…中心位置決め部材          １２４…シャフト
１２８、２０６…モータ            １３０…磁性流体シール手段
１３４…中心軸                    １５８、１６０…磁性流体
１７４…レーザコントローラ        １８０…焦点位置調整機構
１８４、１８６…ガイドレール      １８８、１９０…スライド部材
１９４〜２００…摺動範囲規制部材  ２１２…スクリューロッド
【図１】
2007220165.tif 000003
【図２】
2007220165.tif 000004
【図３】
2007220165.tif 000005
【図４】
2007220165.tif 000006
【図５】
2007220165.tif 000007
【図６】
2007220165.tif 000008
【図７】
2007220165.tif 000009
【図８】
2007220165.tif 000010
【図９】
2007220165.tif 000011
【図１０】
2007220165.tif 000012
【図１１】
2007220165.tif 000013
【図１２】
2007220165.tif 000014
【図１３】
2007220165.tif 000015