JP4270007B2 - ディスク表面上の突起検出装置、および、その突起検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、ハードディスクの試験において、そのハードディスク表面上に残存した突起物を検出することが可能な、ディスク表面上の突起検出装置、および、その突起検出方法に関する。

図１８に示すように、ハードディスク１は、基板２上に磁性層３を成膜し、その上に保護層４を成膜し、さらにその上に潤滑膜５を塗布して構成される。

ハードディスク装置は、そのようなハードディスク１上にヘッドを１０ｎｍ程度浮上させて、データの記録再生を行うものであることから、ハードディスク１の表面上に欠陥があると、ヘッド浮上変動やヘッドダメージなど深刻なエラーへとつながる。
従来、ハードディスク１の表面欠陥は、ＰＺＴセンサを備えたＧＨ（グライドハイト）ヘッドを用いたＧＨ（グライドハイト）試験によって検出されている。

図１９は、ＧＨ試験の試験内容を示す。
図１９（ａ）において、まず、ハードディスク１の表面に試験で取り除きたいサイズ（例えば、高さ１１ｎｍ）の突起１１を生成したバンプディスク１０を用意する。

そして、そのバンプディスク１０上にＰＺＴセンサ２１を備えたＧＨヘッド２０を浮上させ、そのときのＰＺＴセンサ２１の出力波形を観測し、突起にヒットするか否かを確認する。もし、ヒットすれば、図１９（ｂ）に示すような振動波形の衝撃信号３０が得られる。

試験条件としては、ＧＨヘッド２０の周速を徐々に下げることによって、ＧＨヘッド２０の浮上量を下げながら、突起１１にヒットするときの周速を求め、これを試験条件の下限とする。

試験対象となるハードディスク１上に、試験条件の周速でＧＨヘッド２０を浮上走行させて、ＰＺＴセンサ２１が捉える衝撃信号３０をもとに、ハードディスク１の表面の欠陥を探索していく。

特開平５−１４１９４９号公報 特開平９−６３０５０号公報

ＰＺＴセンサ２１の出力振幅を評価基準としている従来例の場合、第１の問題として、検出対象の突起１１のサイズが大きい場合には高いＳＮＲが得られるが、突起１１のサイズが小さくなっていくにしたがって（例えば、高さ１０ｎｍ以下）、信号レベルが小さくなり、ＳＮＲが低下してしまう。

その結果、図１９（ｂ）の振動波形をもつ衝撃信号３０の信号レベルが小さい場合、その衝突による微小な突起１１の衝撃信号３０を高精度に検出することができない。

また、第２の問題として、その衝突による突起１１の衝撃信号３０なのか、単にノイズによる信号なのかを正確に判別することができない。

そこで、本発明の第１の目的は、突起物の判別精度を高めて、信号レベルが小さい微弱な信号を高精度に検出することが可能な、ディスク表面上の突起検出装置、および、その突起検出方法を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、突起物の判別精度を緩和して、衝撃信号が、突起によるものなのか或いは単にノイズなのかを正確にかつ簡単に判別することが可能な、ディスク表面上の突起検出装置、および、その突起検出方法を提供することにある。

本発明は、衝撃検出ヘッドを用いて、ディスク表面上に残存した突起を検出する突起検出装置であって、前記衝撃検出ヘッドを所定の突起物に予め衝突させて基準衝撃信号を検出し、該検出された基準衝撃信号に含まれる前記衝撃検出ヘッドが固有に有する複数の固有振動数を測定する測定手段と、前記測定された各固有振動数に対応した通過帯域を有する複数のフィルタと、前記衝撃検出ヘッドを回転する前記ディスク表面上に浮上させることによって、該衝撃検出ヘッドに発生した衝撃信号を検出する検出手段と、 前記検出された衝撃信号を前記複数のフィルタに入力することによって、前記基準衝撃信号がもつ各固有振動周期に対応した複数の分離信号を生成する分離手段と、前記生成された各分離信号が、該分離信号毎に設定された閾値を越えるか否かを比較する比較手段と、前記比較結果に基づいて、前記検出された衝撃信号が突起によるものであるか否かを判定する判定手段とを具えたことを特徴とする。

前記複数のフィルタは、前記基準衝撃信号としての固有振動数ｆｎに対して、通過帯域をｆｎ±Ｘ（Ｈｚ）とし、Ｘを２００（ｋＨｚ）以下とする複数のバンドパスフィルタからなることを特徴とする。

本発明は、衝撃検出ヘッドを用いて、ディスク表面上に残存した突起を検出する突起検出方法であって、前記衝撃検出ヘッドを所定の突起物に予め衝突させて基準衝撃信号を検出し、該検出された基準衝撃信号に含まれる前記衝撃検出ヘッドが固有に有する複数の固有振動数を測定する測定工程と、前記測定された各固有振動数に対応した通過帯域を有する複数のフィルタを作成する工程と、前記衝撃検出ヘッドを回転する前記ディスク表面上に浮上させることによって、該衝撃検出ヘッドに発生した衝撃信号を検出する検出工程と、前記検出された衝撃信号を前記複数のフィルタに入力することによって、前記基準衝撃信号がもつ各固有振動周期に対応した複数の分離信号を生成する分離工程と、前記生成された各分離信号が、該分離信号毎に設定された閾値を越えるか否かを比較する比較工程と、前記比較結果に基づいて、前記検出された衝撃信号が突起によるものであるか否かを判定する判定工程とを具えたことを特徴とする。

本発明によれば、ハードディスクの表面上にある突起を検出する試験において、試験前に該試験に用いるＧＨヘッドの固有振動数ｆｎ（Ｈｚ）（基準衝撃信号）を予め測定しておき、実際の試験において、ＧＨヘッドを突起に衝突させて、該衝突による固有振動数（衝撃信号）を、通過帯域がｆｎ−Ｘ（Ｈｚ）〜ｆｎ＋Ｘ（Ｈｚ）のバンドパスフィルタに導いて固有振動周期毎に分離することにより、高いＳＮＲを得ることができ、また、該分離された信号毎に任意の閾値を定めて検出された突起の比較、判定を行うことにより、微弱な信号レベルをもつ微小な突起を抜けなく検出することができる。

また、本発明によれば、判定に用いる論理回路の構成を変えることにより、突起の判別精度をやや緩め、衝撃信号が、突起によるものなのか或いは単にノイズなのかを正確にかつ簡単に判別することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

［第１の例］
本発明の第１の実施の形態を、図１〜図１６に基づいて説明する。なお、前述した従来例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。

図１は、本発明に係る突起検出装置１００の試験システムの構成を示す。
（システム構成）
本試験システムは、衝撃検出ヘッドとしてのＧＨ（グライドハイト）ヘッド２０と、アンプ１０１と、フィルタ１１１〜１１４と、閾値Ｖ１〜閾値Ｖ４をもつ比較器１２１〜１２４と、ＯＲ回路１３０とから構成される。

図２は、衝撃を測定するためのＧＨヘッド２０の構成を示す。
ＧＨヘッド２０は、ＰＺＴセンサ２１を搭載したスライダ２２と、スライダ２２を支えるジンバルバネ２３とから構成される。

フィルタ１１１〜１１４は、通過帯域がｆｎ−Ｘ（Ｈｚ）〜ｆｎ＋Ｘ（Ｈｚ）のバンドパスフィルタを複数個並列に用いて構成される。本例では、ＧＨヘッド２０に対して試験前に予め発生させた基準衝撃信号３０（図１９参照）がもつ固有振動周期ｆｎに対して、通過帯域をｆｎ±Ｘ（Ｈｚ）とし、Ｘ＝２００（ｋＨｚ）以下とする。
なお、ここで用いるフィルタの数は、分離する固有振動周期の数に応じて増減可能である。

（システム動作）
次に、本システムの動作について説明する。
図３は、本システムの動作の流れを示す。
（ＧＨヘッドの固有振動周期の測定）
ステップＳ１では、まず、ＧＨヘッド２０の固有振動数（以下、固有振動周期という）を、基準となるバンプディスク１０を用いて予め測定しておく。

具体的には、図１９において、試験前に、基準となるバンプディスク１０として、ＰＺＴセンサ２１のセンサ出力が十分にとれる高さのもの、例えば高さ１２ｎｍのバンプディスク１０を用意する。

このバンプディスク１０を回転してその表面上にＧＨヘッド２０を浮上させ、突起１１にヒットしたときのＰＺＴセンサ２１の出力波形として基準衝撃信号４０を記録し、この記録された基準衝撃信号４０をフーリエ変換して、ＧＨヘッド２０の固有振動周期ｆｎ（通常、複数存在する）を測定しておく。

図４は、突起１１との衝突によって得られた基準となるＰＺＴセンサ２１の出力波形すなわち基準衝撃信号４０を示す。

図５は、その基準衝撃信号４０のＦＦＴ処理の結果を示す。
本例では、このＦＦＴ処理の結果から、そのピーク４１〜４４に対応するＧＨヘッド２０の基準衝撃信号４０の各固有振動数を、ｆ１＝３５０ｋＨｚ、ｆ２＝７８０ｋＨｚ、ｆ３＝１２６０ｋＨｚ、ｆ４＝１７１０ｋＨｚとする。

図１における各フィルタ１１１〜１１４は、ＧＨヘッド２０の各固有振動周期を分離することに用いるので、これらフィルタの通過帯域は各固有振動周期ｆｎ±１００ｋＨｚとする。すなわち、
フィルタＡの通過帯域： ２５０ｋ〜４５０ ｋＨｚ
フィルタＢの通過帯域： ６８０ｋ〜８８０ ｋＨｚ
フィルタＣの通過帯域： １１６０ｋ〜１３６０ｋＨｚ
フィルタＤの通過帯域： １６１０ｋ〜１８１０ｋＨｚ
とする。

（衝撃信号の検出）
ステップＳ２では、このように基準衝撃信号４０を予め決定した試験システムにおいて、衝突によりＧＨヘッド２０に発生した衝撃信号３０を検出する。

具体的には、図１８のように試験対象となるハードディスク１上にＧＨヘッド２０を浮上させ、図１９のようにＧＨヘッド２０を突起１１と衝突させる。この衝突により、衝撃検出ヘッド２０に発生した衝撃信号３０を検出する。

（衝撃信号の分離）
ステップＳ３では、その検出された衝撃信号３０を、衝撃検出ヘッド２０の基準衝撃信号４０がもつ複数の固有振動周期に対応した分離信号５１〜５４に分離する。

具体的には、図１において、ＧＨヘッド２０から出力されるＰＺＴセンサ２１のセンサ出力はアンプ１０１により増幅され、フィルタ１１１〜１１４に並列に入力される。

試験対象であるハードディスク１で突起１１にヒットした際、得られるＰＺＴセンサ２１のセンサ出力を、通過帯域がｆｎ−Ｘ（Ｈｚ）〜ｆｎ＋Ｘ（Ｈｚ）のフィルタ１１１〜１１４に並列に入力させ、ＧＨヘッド２０からの出力を各固有振動周期に対応した分離信号５１〜５４に分離する。

図６〜図１０は、信号レベルが小さく突起として検出しづらい例を示す。

図６は、出力が小さく検出しづらい突起１１との衝突により、ＰＺＴセンサ２１から出力された出力波形である衝撃信号３０を示す。

図７〜図１０は、図６の衝撃信号３０を各固有振動周期に分離した分離信号５１〜５４を示す。

これに対して、図１１〜図１５は、突起のない箇所を浮上させたときの例を示す。

図１１は、突起１１として認識できない箇所を浮上させたときのＰＺＴセンサ２１のセンサ出力を示すものであり、ノイズ信号と考えられる。

図１２〜図１５は、図１１のようなノイズ信号６０を各固有振動周期に分離した分離信号６１〜６４を示す。

ノイズ信号６０はＰＺＴセンサ２１のセンサ出力値であり、この信号をフィルタ１１１〜１１４（Ａ〜Ｄ）でフィルタリングすることによって、各固有振動周期に分離された分離信号６１〜６４が得られる。

図１６は、衝撃信号３０から分離された分離信号５１〜５４、および、ノイズ信号６０から分離された分離信号６１〜６４のＳＮＲ７０の計算例を示す。

ここでは、ＰＺＴセンサ２１から出力された出力波形のピーク−ピーク（Ｐｅａｋ−Ｐｅａｋ）を、信号レベルの或いはノイズレベルとして、ＳＮＲ７０を計算する。

元のＰＺＴセンサ２１のセンサ出力は、ＳＮＲは８．３ｄＢであるのに対し、フィルタＡ〜Ｄにて周波数分離をした出力では、最大で１２．９ｄＢのＳＮＲを得られ、元の信号より高いＳＮＲを得ることができる。

（分離信号の比較）
ステップＳ４では、分離信号５１〜５４が、予め設定された閾値を越えるか否かを比較する。

具体的には、分離された各固有振動周期の分離信号５１〜５４毎に任意の閾値（Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）を定めておく、これにより、フィルタリングされた分離信号５１〜５４は、それら閾値と比較される。各比較の結果、例えば、閾値を越えて突起１１を検出した認識したときには１に設定し、閾値を越えず突起１１を検出しないと認識したときには０に設定する。

（検出対象物の判定）
ステップＳ５では、比較結果に基づいて、突起１１が所定の検出対象物であるか否かを判定する。

具体的には、判定としてＯＲ回路１３０を用い、１又は０の比較結果のＯＲをとることにより、突起１１の検出の判定を行う。

本例では、フィルタＡではＳＮＲが７．３ｄＢと低下するが、最終的に４つのフィルタＡ〜Ｄのフィルタリング結果のいずれかの値で出力が得られ、４つの比較結果のいずれかが１となっていれば、突起１１を検出したと判定する。

以上説明したように、ハードディスク１の表面上にある突起１１を検出する試験において、上記のようにＰＺＴ出力をＧＨヘッド２０の各固有振動数の帯域に分離することにより、ＳＮＲの向上を図ることができ、この分離後にＯＲによる判定を行うことにより、信号レベルの低い微弱な信号すなわち微小な突起１１を、抜けなく高精度に検出することができる。

［第２の例］
本発明の第２の実施の形態を、図１７に基づいて説明する。なお、前述した第１の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。

本例は、第１の例の変形例であり、前述した図１のシステムにおいて、論理回路として、ＯＲ回路１３０の代わりにＡＮＤ回路２００を用いた場合の例である。

この構成の場合、予め測定しておいた基準衝撃信号３０がもつ複数の固有振動数に対応した通過帯域を各フィルタ１１１〜１１４に設定し、かつ、所定の閾値Ｖ１〜Ｖ４を設定し、４つの比較器１２１〜１２４のＡＮＤをとることにより、４つのフィルタＡ〜Ｄのフィルタリング結果の全ての値で出力が得られなければ、突起１１を検出したと判定しないことになる。

従って、この基準衝撃信号３０に完全に一致するときのみを検出するので、第１の例に比べて判定精度を緩めることができ、衝撃信号が、突起によるものを正確にかつ簡単に判別することができる。

本発明の第１の実施の形態である、突起検出装置の試験システムの構成を示すブロック図である。 衝撃を測定するためのＧＨヘッドの構成を示す斜視図である。 衝撃を測定するための突起検出処理を示すフローチャートである。 突起との衝突によって得られた基準となるＰＺＴセンサの出力波形である基準衝撃信号を示す波形図である。 その基準衝撃信号のＦＦＴ処理の結果を示す波形図である。 出力が小さく検出しづらい突起との衝突により、ＰＺＴセンサから出力された出力波形である衝撃信号を示す波形図である。 図６の衝撃信号を固有振動周期ｆ１に分離した分離信号を示す波形図である。 図６の衝撃信号を固有振動周期ｆ２に分離した分離信号を示す波形図である。 図６の衝撃信号を固有振動周期ｆ３に分離した分離信号を示す波形図である。 図６の衝撃信号を固有振動周期ｆ４に分離した分離信号を示す波形図である。 突起のない箇所を浮上させたときのＰＺＴセンサのセンサ出力であるノイズを示す波形図である。 図１１のノイズ信号を固有振動周期ｆ１に分離した分離信号を示す波形図である。 図１１のノイズ信号を固有振動周期ｆ２に分離した分離信号を示す波形図である。 図１１のノイズ信号を固有振動周期ｆ３に分離した分離信号を示す波形図である。 図１１のノイズ信号を固有振動周期ｆ４に分離した分離信号を示す波形図である。 衝撃信号から分離された分離信号、および、ノイズ信号から分離された分離信号のＳＮＲの計算値を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態である、突起検出装置の試験システムの構成を示すブロック図である。 表面に突起が残存したハードディスクの構成を示す断面図である。 （ａ）はＧＨ試験の試験内容を示す説明図、（ｂ）はＰＺＴセンサの出力波形である衝撃信号を示す波形図である。

符号の説明

１ ハードディスク
２ 基板
３ 磁性層
４ 保護層
５ 潤滑膜
１０ バンプディスク
２０ ＧＨヘッド（衝撃検出ヘッド）
２１ ＰＺＴセンサ
２２ スライダ
２３ ジンバルバネ
３０ 衝撃信号
４０ 基準衝撃信号
５１〜５４ 分離信号
６０ ノイズ
１００ 突起検出装置
１０１ アンプ
１１１〜１１４ フィルタ
１２１〜１２４ 比較器
１３０ ＯＲ回路
２００ ＡＮＤ回路

Claims (4)

1. 衝撃検出ヘッドを用いて、ディスク表面上に残存した突起を検出する突起検出装置であって、
   前記衝撃検出ヘッドを所定の突起物に予め衝突させて基準衝撃信号を検出し、該検出された基準衝撃信号に含まれる前記衝撃検出ヘッドが固有に有する複数の固有振動数を測定する測定手段と、
   前記測定された各固有振動数に対応した通過帯域を有する複数のフィルタと、
   前記衝撃検出ヘッドを回転する前記ディスク表面上に浮上させることによって、該衝撃検出ヘッドに発生した衝撃信号を検出する検出手段と、
   前記検出された衝撃信号を前記複数のフィルタに入力することによって、前記基準衝撃信号がもつ各固有振動周期に対応した複数の分離信号を生成する分離手段と、
   前記生成された各分離信号が、該分離信号毎に設定された閾値を越えるか否かを比較する比較手段と、
   前記比較結果に基づいて、前記検出された衝撃信号が突起によるものであるか否かを判定する判定手段と
   を具えたことを特徴とする突起検出装置。
2. 前記複数のフィルタは、
   前記基準衝撃信号としての固有振動数ｆｎに対して、通過帯域をｆｎ±Ｘ（Ｈｚ）とし、Ｘを２００（ｋＨｚ）以下とする複数のバンドパスフィルタからなることを特徴とする請求項１記載の突起検出装置。
3. 衝撃検出ヘッドを用いて、ディスク表面上に残存した突起を検出する突起検出方法であって、
   前記衝撃検出ヘッドを所定の突起物に予め衝突させて基準衝撃信号を検出し、該検出された基準衝撃信号に含まれる前記衝撃検出ヘッドが固有に有する複数の固有振動数を測定する測定工程と、
   前記測定された各固有振動数に対応した通過帯域を有する複数のフィルタを作成する工程と、
   前記衝撃検出ヘッドを回転する前記ディスク表面上に浮上させることによって、該衝撃検出ヘッドに発生した衝撃信号を検出する検出工程と、
   前記検出された衝撃信号を前記複数のフィルタに入力することによって、前記基準衝撃信号がもつ各固有振動周期に対応した複数の分離信号を生成する分離工程と、
   前記生成された各分離信号が、該分離信号毎に設定された閾値を越えるか否かを比較する比較工程と、
   前記比較結果に基づいて、前記検出された衝撃信号が突起によるものであるか否かを判定する判定工程と
   を具えたことを特徴とする突起検出方法。
4. 前記複数のフィルタは、
   前記基準衝撃信号としての固有振動数ｆｎに対して、通過帯域をｆｎ±Ｘ（Ｈｚ）とし、Ｘを２００（ｋＨｚ）以下とする複数のバンドパスフィルタからなることを特徴とする請求項３記載の突起検出方法。

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