JPH06309636A - 磁気ヘッドおよび磁気ディスクの検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ディスクの回転数とは独立して磁気ヘッ
ドの浮上量を任意に設定し得る手段を導入し、信頼性の
高い磁気ヘッドおよび磁気ディスクの検査を行うこと。 【構成】 磁気ヘッドおよび磁気ディスクを真空槽の内
部に設定し、所定の磁気ヘッド回転数に対する磁気ヘッ
ド浮上量を、真空層内の気圧を大気圧以下に減圧するこ
とにより変化させるようにした。 【効果】 浮上量が電磁変換特性に与える影響を、回転
数とは独立して調べることができ、信頼性の高い浮上量
補償を設定することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ヘッドの電磁変換特
性、浮上量および磁気ディスクの電磁変換特性、欠陥、
並びに浮上量補償等を調べる検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術と問題点】磁気ディスク装置の小型化、高
密度化にともない、信号対ノイズ比いわゆるＳ／Ｎ比を
いかに保持するかが大きな技術課題となってきている。
磁気ヘッド技術（中村慶久、武笠幸一監修、トリケップ
ス、ｐ．３４）によれば磁気記録の無損失再生過程にお
ける孤立波出力Ｅは次式の様に表される。 Ｅ＝ηＮＷｖＢｍ・１０^-8・（２π／λ） ここで η：ヘッド効率 Ｎ：再生ヘッドのコイル巻数 Ｗ：トラック幅 ｖ：メディア走行速度 Ｂｍ：メディア磁性層内部長手残留磁束密度 λ：記録波長

【０００３】理想的にはヘッドからの出力は上式のよう
に表されるが実際には多くの損失が起こる。この損失に
はギャップ損失、分離損失、アジマス損失、媒体厚み損
失、などがあるが、磁気ディスク装置の設計において
は、この中でも特に分離損失をどの程度に抑えるか、す
なわち浮上量をどの程度に設計するかということが非常
に重要となる。

【０００４】従来浮上量を減少させると出力が増加する
ことは知られているが、浮上量の効果のみを調べること
は困難であった。例えば同緒元で浮上量のみが異なるヘ
ッドを用意したとしても作成上ギャップ深さ等個体差が
必ず生じてしまうため浮上量の効果のみを見ることはむ
ずかしい。また浮上量は出力のみならず、重ね書き特性
など記録過程にも影響するため、磁気ヘッド、ディスク
の設計においては、浮上量の電磁変換特性に与える影響
が見積もれるような検査方法が望まれている。

【０００５】次に浮上のメカニズムについて説明する。
ディスクの回転により、ディスクとスライダ間に空気が
流入し、圧力いわゆる動圧が発生する。これによりヘッ
ドには揚力が作用することになる。この揚力はディスク
とスライダのすき間量やディスクの回転数等によって変
化する。一方、ヘッドはサスペンションと称するバネに
より、ディスク側に所定の荷重で押し付けられる。この
バネ荷重は、サスペンションのたわみ量と剛性によって
変化させることができる。ヘッドが使用される時のサス
ペンションのたわみ量は、サスペンションのアクチュエ
ータ側取り付け部とヘッド浮上面との高さの差で表すこ
とができ、これをＺハイトと呼ぶ。ヘッドはこの揚力と
バネ荷重とが釣り合う位置で浮上することになる。

【０００６】磁気ヘッドおよび磁気ディスク検査におい
て、浮上量を変化させる場合には、（１）ディスクの回
転数を変化させる、（２）Ｚハイトを変化させる、
（３）Ｚハイト位置でのバネ荷重を変化させる、（４）
スライダレール幅を変化させる、などいくつかの方法が
ある。しかし各方法とも問題があり、前記（２）では強
制的にピッチ角がつけられることにより浮上量や浮上姿
勢が不安定になる。前記（３）ではサスペンションのフ
リー状態における折り曲げ角度を調整してバネ荷重を変
化させるものであるが、荷重調整を行った後に残留歪や
スプリングバック等によって、荷重値が変動してしまう
などの問題がある。また前記（４）では同一仕様のヘッ
ドでレール幅の異なるいくつかのヘッドを用意するもの
であるが磁気素子間に個体差があるため、浮上量のみの
影響をみることはできない。

【０００７】上述した理由から、現存する測定機のほと
んどは（１）の方法で浮上量を変化させている。所定の
回転数でヘッドが浮上しているとき、ディスクの回転数
が増加すると、ヘッドとディスクの間に流入する空気流
も増加し、そのために揚力が増し、浮上量は増加する。
また逆にディスクの回転数を減少させると浮上量は減少
する。このように、ディスクの回転数をコントロールす
ることにより、浮上量を変化させている。所定の浮上量
にセットするためには、あらかじめディスクの回転数と
浮上量の関係を測定しておき、この結果からディスクの
回転数を決定する。

【０００８】この方法は比較的簡便であるが、浮上量の
電磁変換特性へ与える影響を評価することはできない。
例えば、所定の線記録密度におけるヘッドの出力を測定
する場合、線記録密度を一定にするために、回転数の変
化に応じて書き込み周波数を調整する必要が生じる。ヘ
ッドは周波数特性を有するために、このようにして書き
込み周波数を変化させた場合、得られた測定値には浮上
量のみの影響だけではなく、周波数特性の影響を含むこ
とになる。このような理由から、ディスクの回転数を変
化させて浮上量を調整し、浮上量の電磁変換特性に与え
る影響を評価するのは適当ではない。

【０００９】またディスク表面の突起高さを測定する浮
上量補償測定方法において、従来は次のような方式をと
っている。ディスク回転数と浮上量の関係を測定したヘ
ッドを検査用ヘッドとして使用し、ディスクの回転数を
変化させながらヘッドがディスクに接触したか否かを判
断し、接触したときの回転数からその時の浮上量を求
め、ディスク表面の突起高さとする。検査用ヘッドに
は、ピエゾ素子またはＡＥセンサが取り付けられてお
り、これらの出力値から接触状態を推定している。

【００１０】しかし、このような従来の方法では、回転
数によってピエゾ素子やＡＥセンサの出力値が変化して
しまうこと等の理由により、正確に接触状態を検出する
ことは困難であった。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術において
は、浮上量を変化させる手段としてディスク回転数を変
化させるため、電磁変換特性の評価においては線記録密
度の差異が生じ、重要なパラメーターである浮上量の効
果を見ることができなかった。また浮上量補償の測定に
おいては、センサー出力のばらつきにより、得られたデ
ータの信頼性が低いなどの問題があった。そこで本発明
の目的はディスクの回転数とは独立して浮上量を調整し
得る手段を導入することにより、信頼性の高い浮上量補
償測定、および電磁変換特性に与える浮上量の影響を測
定可能にすることである。

【００１２】

【課題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、ヘッドおよびディスクを収納する真空槽
と、真空度を調整するための排気手段と、真空槽内の真
空度を制御するマイコンから構成される。真空度と浮上
量の関係をあらかじめ実測または計算しておき、このデ
ータを基に所要の浮上量となるよう、真空槽内の真空度
を調整し、電磁変換特性または浮上量補償の測定を行う
ようにした。

【００１３】

【実施例１】本発明の構成を図１を用いて説明する。磁
気ディスク４はスピンドルモータ５にとりつけられモー
タ回転数はパソコン１０から制御回路１１を通して制御
される。リニアアクチュエータ３０には記録再生ヘッド
１、リニアアクチュエータ３１にはピエゾ素子を搭載し
たヘッド２がとりつけられ、各々のリニアアクチュエー
タはパソコン１０から制御回路１１を通して所定のトラ
ックへ位置決めされる。ヘッド−ディスク周りは真空槽
６内に設置され、排気系により真空度を制御できる。槽
内の真空度は真空計７によりパソコンへデータとして入
力される。

【００１４】検査方法について、図２のフローチャート
を基に説明する。始めに測定する項目を選択し、各測定
項目に対して、記録密度、浮上量等の測定条件を設定す
る。これに基づいて、トラック半径、スピンドルモータ
の回転数、真空度等をセットし、電磁変換特性を測定す
る。これらの測定項目／測定条件の設定、およびトラッ
ク半径／スピンドルモータの回転数／真空度等のコント
ロールは全てパソコンによって管理される。測定条件を
入力する際に、測定対象とするヘッドの、例えば大気圧
状態における浮上量を入力しておく。この値から、希望
する浮上量にセットするための真空度が浮上量計算プロ
グラムによって算出される。電磁変換特性を測定するに
は、ＤＣ消去を行った後に、信号処理回路に記録信号を
与えてディスク上に書き込みを行う。その後記録再生ヘ
ッドより読み込まれる信号について、信号処理回路を通
してパソコンに取り込み、データ処理を行って電磁変換
特性、欠陥等をディスプレー上に表示する。浮上量を変
化させながら、電磁変換特性を測定する場合には、浮上
量計算プログラムによって算出された真空度にセットし
ながら、電磁変換特性を測定すればよい。浮上量計算プ
ログラムについては後で述べる。

【００１５】次にディスク表面突起の検査方法について
説明する。パソコンに入力された命令に従ってスピンド
ルモーターの回転数、ピエゾヘッドのトラック位置が制
御回路により設定され、ヘッドはディスク上を浮上す
る。この状態ではヘッドとディスクは接触を起こさない
ためピエゾヘッドからは出力は得られない。ここで排気
系により真空槽内を減圧していき、各気圧におけるピエ
ゾヘッドから生じる出力を検知し、ピエゾヘッドから出
力が生じる真空度を求める。浮上量は予め他の浮上量測
定機においてある気圧（大気圧）での浮上量を測定して
おきパソコン上に入力すれば、後述する浮上量計算プロ
グラムにより各真空度における浮上量は推定され、磁気
ディスク表面の突起高さを求めることができる。

【００１６】浮上量計算プログラムについて述べる。磁
気ヘッドの浮上量は、ヘッドに作用する揚力とヘッドの
ディスク側への押し付け荷重の釣合によって決定され
る。このとき、ヘッドに作用する揚力は、一般にレイノ
ルズ方程式を用いて求めることができる。これは、ヘッ
ドとディスク間のすき間形状に関して、ディスク速度、
圧力、空気の粘性の関係を表したものである。対象とす
る浮上量が０．１（μｍ）よりも小さくなった場合に
は、壁面における分子のスリップを考慮した修正レイノ
ルズ方程式が用いられ、浮上量が０．０５（μｍ）以下
になった場合には分子運動論に基づくボルツマン方程式
を用いるのが望ましい。

【００１７】上述した流体力に関する方程式と、ヘッド
の支持系に関する釣合方程式を解くことにより浮上量を
算出することができる。このようにして算出した浮上量
は、実際の浮上量とかなりよい精度で一致することが確
認されている。

【００１８】ヘッド周りの気圧を変化させた時の浮上量
の変化について、ヘッド押し付け荷重が６（ｇｆ）のマ
イクロスライダーを対象とし、計算値と比較した結果を
図３に示す。この図より、たとえば標準気圧１０１３
（ミリバール）における浮上量が７４．５（ｎｍ）であ
る場合、気圧が７００（ミリバール）まで低下すること
により、浮上量は標準気圧時の８６％程度に減少し、ま
た標準気圧１０１３（ミリバール）における浮上量が６
６．１（ｎｍ）である場合、気圧が７００（ミリバー
ル）まで低下することにより、浮上量は標準気圧時の７
８％程度に減少することがわかる。このような気圧の低
下による浮上量の減少割合はヘッドの形状にほとんど左
右されないが、標準気圧における浮上量に依存する。こ
のため、任意の浮上ヘッドに対する気圧と浮上量の関係
については、標準気圧における浮上量の異なるいくつか
のケースについて気圧と浮上量の関係を求めておき、補
間式により算出する。

【００１９】整理すると、浮上量計算プログラムでは標
準気圧における浮上量から希望する浮上量を実現するた
めの真空度を算出する。このため、標準気圧におけるい
くつかのヘッドについて、その気圧（真空度）と浮上量
の関係をデータベースとして蓄えておき、対象とする浮
上ヘッドに対する気圧と浮上量の関係はデータベースを
基に補間式によって算出する。

【００２０】データベースの構築において気圧と浮上量
の関係は、レイノルズ方程式または修正レイノルズ方程
式、ボルツマン方程式等により流体力を算出し、これと
ヘッドの支持系に関する釣合方程式を解くことによって
求める。

【００２１】

【実施例２】実施例１において、浮上量と気圧の関係は
いくつかのケースについて予め求めておき、データベー
ス化されている。そして、任意の浮上量にセットする場
合には、浮上量計算プログラムにより設定する気圧を算
出し、真空度を調整することで行っている。実施例２
は、浮上量計算プログラムに代わり、実際のヘッドを使
用して、気圧と浮上量の関係をモニタしながら電磁変換
特性および浮上量補償測定を行うものである。本実施例
について図４を用いて説明する。

【００２２】図４において、真空槽内には電磁変換特性
および浮上量補償を測定する系と浮上量を測定する系の
２つを収めている。前者については実施例１で述べたと
おりである。後者について説明する。浮上量を測定する
ためのヘッド３は、アクチュエータ３２に取り付けられ
ており、ディスク上の任意の半径に位置決めすることが
できる。一方、スピンドルモータ１５にはガラスディス
ク１４が取り付けられている。浮上測定ヘッドはガラス
ディスク上を浮上し、そのときの浮上量はレーザー光を
使用した光干渉法によって検出する。スピンドルモータ
の回転数およびアクチュエータのコントロールは全てパ
ソコン１０によって管理される。

【００２３】電磁変換特性を浮上量を変化させながら測
定する場合、浮上量測定系にて、浮上量をモニタしなが
ら希望する浮上量が得られるように真空槽内の真空度を
調整する。浮上量を測定するヘッドは、電磁変換特性／
浮上量補償測定をするヘッドと同一仕様のものであるこ
とが望ましいが、標準気圧における浮上量が同程度のも
のであればよい。

【００２４】このようにして真空槽内の真空度を調整し
たとき、電磁変換を測定するためのヘッドは希望する浮
上量にセットされていることになる。ここで電磁変換特
性を測定することにより、所定の浮上量における電磁変
換特性を得ることができる。

【００２５】浮上量補償測定については、ピエゾヘッド
の出力をモニタしながら、真空槽内の真空度を徐々に下
げていき、接触が検出されたときの浮上量を浮上測定ヘ
ッドから得る。

【００２６】上述においては、浮上測定ヘッドと電磁変
換特性／浮上量補償を測定するヘッドは別のものを使用
したが、同一のヘッドを使用し、浮上測定系にて予め気
圧と浮上量の関係を測定しておき、そのデータを基に電
磁変換特性／浮上補償測定を行ってもよい。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ヘッド−ディスク周り
の気圧を変化させることにより浮上量を変化させ、また
ある気圧での浮上量が既知であれば、気圧を変化させた
ときの浮上量が推定できる浮上量計算プログラムを備え
ることで、ヘッド−ディスクの検査装置において電磁変
換特性、欠陥を検査する場合に浮上量の影響を見積もる
ことができ、有用なデータを与える。また該装置でディ
スク表面の突起高さを検査する場合従来に比較して高速
に同様な検査を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における検査方法の構成を示
す説明図である。

【図２】本発明の実施例１における検査方法のフローチ
ャートを示す説明図である。

【図３】本発明における浮上量計算プログラムの計算値
と実測値の比較を示す説明図である。

【図４】本発明の実施例２における浮上量測定系を具備
した磁気ヘッドおよびディスク検査方法の構成を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ 記録再生用ヘッド ２ ピエゾヘッド ３ 浮上測定ヘッド ４ 磁気ディスク ５ スピンドルモ−タ ６ 真空槽 ７ 真空計 １０ パソコン、ディスプレイ １１ 制御回路、信号処理回路 １４ ガラスディスク １５ スピンドルモータ ３０ アクチュエータ ３１ アクチュエータ ３２ アクチュエータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ヘッドおよび磁気ディスクを真空槽
   の内部に配設し、前記磁気ディスクを回転させた状態で
   前記真空槽の内部の気圧を大気圧以下に変化させること
   により、前記磁気ディスクの所定の回転数における前記
   磁気ヘッドの浮上量を変化させながら諸特性を検査する
   ことを特徴とする磁気ヘッドおよび磁気ディスクの検査
   方法。