CN101046974A - 头部检查装置和其方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种头部检查装置和其方法。在用于判断用在记录和再现设备中的记录和再现头部的可接受性的检查中，获取指示头部单元的数据信号的质量的质量信息和指示头部单元的飞行高度的飞行高度信息，并通过质量和飞行高度的组合判断头部单元的可接受性。

Description

头部检查装置和其方法

技术领域

本发明一般地涉及用于诸如磁盘设备这样的记录和再现设备中的记录和再现头部的检查装置。

背景技术

在用于判断磁盘设备中的磁头的质量的检查中，存在有飞行高度测试(flying height test，简写为FHT)和头部测试(head test，简写为HT)，飞行高度测试检验头部的飞行高度是否符合预定标准，头部测试检验数据的读写质量是否符合预定标准(例如，参见下面的专利参考文献1)。在传统的头部检查中，FHT和HT是分离的工序，并且分别具有独立的接受标准。

在FHT中，可接受性(acceptance)是由飞行高度是否超过标准值来决定的。在HT中，可接受性是由信噪比(S/N)是否超过标准值或者错误率是否低于标准值来决定的。一个头部需要符合这两种测试的标准，才能最终被判断为是可接受的。

例如，如图1所示，当S/N被用作HT的度量时，如果飞行高度FH等于或大于标准值H0，并且S/N等于或大于标准值R0，则被检查的头部被判断为是可接受的。

近年来，一种技术已进入实用，其中在头部滑块内的元件附近提供的具有微加热器的飞行高度控制致动器被安装在头部万向节组件(headgimbal assembly，简写为HGA)内，并且处于操作中的头部滑块的飞行高度受到控制(例如，参见下面的专利参考文献2和专利参考文献3)。

专利参考文献1：日本早期公开专利申请No.06-020236

专利参考文献2：日本早期公开专利申请No.05-020635

专利参考文献3：日本早期公开专利申请No.2004-259323

飞行高度控制致动器通过激励加热器并使其产生热量，来通过热膨胀使得磁极尖端单元伸出，从而减小飞行高度。

作为如上所述的头部的一般用途，根据这样的条件执行制造：在由诸如盘的内和外圆周位置和环境温度之类的条件引起的飞行高度的变化中，飞行高度位置是最低的。在飞行高度位置变得比上述情况高的条件下，飞行高度控制致动器执行控制以降低飞行高度。

上述的传统头部检查方法具有以下问题。

在包括飞行高度控制致动器的磁盘设备中，由于实际使用期间的飞行高度相比于在正常温度下并且在去激励时测得的飞行高度较低，因此S/N通常趋向于升高，并且信号强度增加。当相同的传统检查标准被应用于如上所述的头部检查时，会发生这样的情形：即基本上可用作可接受的产品的头部被判断为有缺陷的。因此，为了提高检查产量，需要不同于传统标准的检查标准。

发明内容

本发明的目的是提高用在可以进行飞行高度控制的记录和再现设备中的记录和再现头部的检查产量。

本发明的头部检查装置包括获取设备和判断设备，并且判断用在记录和再现设备中的记录和再现头部的可接受性。获取设备获取指示头部单元的数据信号的质量的质量信息和指示头部单元的飞行高度的飞行高度信息。判断设备通过质量和飞行高度的组合判断头部单元的可接受性。

附图说明

图1示出了传统的头部检查方法；

图2是根据本发明的头部检查装置的原理图；

图3A示出了本发明的头部检查方法；

图3B是可接受性判断的流程图；

图4是第一头部检查装置的框图；

图5是第二头部检查装置的框图；

图6是第三头部检查装置的框图；

图7示出了头部检查装置的详细示例；以及

图8是头部单元的框图。

具体实施方式

下文中参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。

图2是根据本发明的第一和第二头部检查装置的原理图。

根据本发明的第一头部检查装置包括获取设备101和判断设备103，并且判断用在记录和再现设备中的记录和再现头部的可接受性。

获取设备101获取指示头部单元的数据信号的质量的质量信息和指示头部单元的飞行高度的飞行高度信息。判断设备103通过质量和飞行高度的组合判断头部单元的可接受性。

根据本发明的第二头部检查装置包括获取设备101、存储器设备102和判断设备103，并且判断用在记录和再现设备中的记录和再现头部的可接受性。

获取设备101获取指示头部单元的数据信号的质量的质量信息和指示头部单元的飞行高度的飞行高度信息。存储器设备102存储质量标准111以及质量和飞行高度关联112。当质量信息不符合质量标准111时，如果飞行高度信息符合判断条件，则判断设备103判断出头部单元是可接受的，其中判断条件是飞行高度等于或大于从质量信息和关联112确定的飞行高度。

获取设备101将指示头部单元的数据信号的质量的质量信息和指示头部单元的飞行高度的飞行高度信息传送到判断设备103。判断设备103首先从存储器设备102中提取质量标准111，然后核对质量信息是否符合质量标准111。

如果质量信息不符合质量标准111，则判断设备103随后从存储器设备102中提取关联112，并利用关联112确定对应于质量信息的飞行高度。然后，判断设备103将由飞行高度信息指示的飞行高度与从关联112获得的飞行高度信息相比较，并且如果前一飞行高度等于或大于后一飞行高度，则判断出头部单元是可接受的。

根据上述的判断方法，由于不符合质量标准111而未能通过传统检查的头部单元的一部分可以被判断为可接受的，从而提高了检查产量。

被判断为可接受的头部单元的飞行高度等于或大于由关联112确定的值，并且在该飞行高度和飞行高度的标准值之间存在裕量。因此，在头部单元被安装在记录和再现设备中之后，通过飞行高度控制致动器等可以降低飞行高度，并且头部单元可用于改进的数据信号质量。

例如，在图4所示的头部检查装置中，获取设备101对应于头部测试单元401和飞行高度测试单元402。判断设备103对应于计算单元403和判断单元404。

另外，在图5所示的头部检查装置中，获取设备101对应于头部测试单元501和飞行高度测试单元503。判断设备103对应于计算单元504和判断单元505。

存储器设备102例如对应于图7中的存储器单元704。质量标准111例如对应于图3A中的标准值R0。关联112例如对应于图3A中的直线201。

根据本发明，检查产量可通过在考虑到FHT和HT的结果两者的情况下执行可接受性判断来提高。

即使当头部在HT中具有低S/N值时，如果S/N是由于飞行位置太高而较低，则也可以通过引入飞行高度控制技术降低飞行高度并提升S/N比来使用头部。因此，如果可接受性判断是在考虑到HT测量结果和FHT测量结果两者的情况下执行的，则可以防止下面的情形发生：即将实际上应可接受的头部判断为不可接受的。

如图3A所示，根据本实施例的头部检查装置在根据S/N的判断条件下作出判断：在HT中具有低S/N的头部中，由于FHT测量的高飞行高度而具有低S/N的头部是可接受的。一般来说，已知飞行高度和S/N(dB)近似具有线性关系。最终的可接受性可由利用S/N(dB)(HT测量结果)和飞行高度FH(nm)(FHT测量结果)的值进行的预定计算来确定。

当图3A中的水平轴是S/N，垂直轴是FH时，二维平面上的直线201表示了S/N和FH之间的关联，并且被定义为经过点P0的直线。P0的坐标是(R0，H0)。R0和H0分别表示S/N和FH的标准值。

点P1的坐标是(R1，H1)。H1-H0对应于飞行高度控制致动器的FH的可变行程。R0-R1表示与可变行程相对应的S/N的可变范围。

首先，对于头部的S/N等于或大于标准值R0的区域，如同传统技术中那样，如果飞行高度FH等于或大于标准值H0，则头部被判断为是可接受的。接着，对于S/N低于标准值R0的区域，按以下情形划分来执行可接受性判断：

(1)S/N＜R1不可接受的

(2)R1≤S/N＜R0

(a)直线201以上的区域和直线201上的点是可接受的。这里，直线201由下面的方程表示：

FH＝A·(S/N)+B

A＝-(H1-H0)/(R0-R1)

B＝H0+[(H1-H0)/(R0-R1)]·R0    (1)

因此，如果(S/N，FH)满足下面的不等式，则头部被判断为是可接受的：

FH≥A·(S/N)+B                 (2)

(b)直线201下方的区域是不可接受的。因此，如果(S/N，FH)满足下面的不等式，则头部被判断为是可接受的：

FH＜A·(S/N)+B                 (3)

图3B是图3A中的可接受性判断的流程图。头部检查装置首先将在HT中测得的S/N值与R1相比较(步骤301)，并且如果S/N＜R1，则判断头部是不可接受的(步骤306)。

如果S/N≥R1，则头部检查装置随后比较S/N值与R0(步骤302)。如果S/N≥R0，则头部检查装置判断出符合质量标准，然后将在FHT中测得的FH值与H0相比较(步骤307)。如果FH≥H0，则头部被判断为是可接受的(步骤305)。如果FH＜H0，则头部被判断为是不可接受的(步骤308)。

如果在步骤302中S/N＜R0，则头部检查装置判断出不符合质量标准，并且利用方程(1)计算对应于S/N值的飞行高度H_TH(步骤303)。然后，头部检查装置比较FH值与H_TH(步骤304)。如果FH≥H_TH，则头部被判断为是可接受的(步骤305)。如果FH＜H_TH，则头部被判断为是不可接受的(步骤306)。

在诸如此类的判断方法中，在传统头部检查中被拒绝的R1≤S/N＜R0区域中的头部的一部分可被判断为是可接受的，从而提高了检查产量。作为S/N和H_TH之间的关联，可以使用预定曲线的方程来替代直线201的方程。作为HT的测量结果，可以使用诸如错误率ER之类的其他质量信息来替代S/N。错误率ER的对数log₁₀(ER)通常可被当作是乘上预定系数的S/N的倒数的值。因此，可以进行与图3B中相同的可接受性判断。

图4示出了执行如上所述的可接受性判断的头部检查装置的配置示例。该头部检查装置包括头部测试单元401、飞行高度测试单元402、计算单元403和判断单元404。

头部测试单元401测量头部的S/N。飞行高度测试单元402测量头部的飞行高度FH。计算单元403使用测量结果，并且例如执行图3B中步骤301至303的过程。判断单元404例如执行图3B中步骤304至308的过程，并且输出判断结果。可以测量错误率ER，并且可以使用-log₁₀(ER)来替代S/N。

图5示出了另一种头部检查装置的配置示例。该头部检查装置包括头部测试单元501、判断单元502和505、飞行高度测试单元503和计算单元504。该头部检查装置在FHT之前执行HT，并利用结果执行初步判断。

一般来说，在传统的头部检查中，FHT中的飞行高度等于或大于标准值的检查产量相对较高。另一方面，HT中的检查产量趋向于比FHT低，这是因为存在信号的输出电平明显较低的头部或由于诸如波形失真之类的项目而被拒绝的头部。通过在FHT之前执行HT的初步判断，可以减少整体测试工序的数目。

头部测试单元501和判断单元505的操作与图4中的头部测试单元401和判断单元404的操作相同。判断单元502使用来自头部测试单元501的测量结果，执行图3B中步骤301的判断(初步判断)，并输出判断结果与测量结果。在初步判断中，例如，只有S/N≥R1的头部被选择作为FHT的目标。飞行高度测试单元503测量所选头部的飞行高度FH。

计算单元504使用来自头部测试单元501的测量结果，执行图3B中步骤302和303的处理，并计算S/N＜R0的头部的飞行高度H_TH。然后，计算单元504将来自飞行高度测试单元503的测量结果和所获得的飞行高度H_TH值输出到判断单元505。

图6示出了图5的头部检查装置中的飞行高度测试单元503的配置示例。飞行高度测试单元503包括接触检测单元601、参考输出测量单元602、输出测量单元603、飞行高度计算单元604和飞行高度控制单元605。

在传统FHT中，飞行高度一般是利用光学方法测量的，即通过使头部滑块飞过透明玻璃盘的上方，并将激光束之类的照射到玻璃盘的反面来实现。为了确保透明，玻璃盘不具有用于记录的磁膜，因此，不能执行信号的读和写。

如上所述，传统FHT和HT是独立的检查，没有特别强烈的原因要使用相同盘来执行检查。然而，当在FHT中使用磁测量方法来替代光学测量方法时，可以利用一个主轴马达来执行HT和FHT。从硬件量和测试工序的数目的角度来看这是优选的。

磁测量方法可以在下面的概念下，利用有磁膜作为记录介质的磁盘执行。

一般来说，随着飞行高度变低，磁盘设备的再现输出趋向于变大。已知在再现输出和飞行高度之间存在某种关联。因此，如果在参考飞行高度下的输出电平已知，则通过根据输出电平的变化的计算可以确定被强制设为不同值的飞行高度。

这里，如果在参考飞行高度H_ref下的输出电平是V_ref，则在输出电平是V时的飞行高度FH可通过下面的方程利用系数C计算。

FH＝H_ref+C·ln(V_ref/V)          (4)

首先，飞行高度控制单元605激活接触检测单元601，并逐渐降低头部的飞行高度。然后，当接触检测单元601检测到头部和磁盘之间的接触时，飞行高度控制单元605使飞行高度返回到略高的预定值。该值等同于参考飞行高度H_ref。参考输出测量单元602测量此时的输出电平，并输出所测得的输出电平作为参考输出V_ref。

飞行高度控制单元605可以通过减少盘转数或对测试环境减压来降低飞行高度。此外，飞行高度控制单元605可以通过操作在HGA内某处提供的飞行高度控制致动器来降低飞行高度。参考飞行高度H_ref被假定是通过磁盘检查之类的预先已知的。

随后，飞行高度控制单元605停止接触检测单元601，并解除飞行高度控制。在此状态下，输出测量单元测量输出电平。飞行高度计算单元604根据方程(4)基于参考飞行高度H_ref、参考输出V_ref和输出测量单元603的测得值V计算飞行高度FH。FH值被输出到计算单元504，作为飞行高度测试单元503的测量结果。

图7示出了如上所述包括飞行高度测试单元503的图6中的头部检查装置的详细示例。图4中的头部测试设备可通过相同配置来实现。

图7中的头部检查装置包括显示单元701、接口单元702、控制单元703、存储器单元704、读写处理单元705、快速傅立叶变换(FFT)处理单元706、激励控制单元707、驱动器控制单元708、读电路709、写电路710、音圈马达711、马达驱动器单元712、主轴马达714和磁盘715。该头部检查装置执行头部单元713的检查。

头部单元713例如对应于HGA，并且包括悬架(suspension)801和头部滑块802，如图8所示。头部滑块802内的磁头803包括飞行高度控制致动器804。飞行高度控制致动器804例如包括加热器。飞行高度控制致动器804在施加电流时加热，并且引起磁极尖端的热膨胀。结果，磁头803的飞行高度降低。可以使用压电元件之类的来替代加热器。

控制单元703控制整个头部检查装置，并且通过输出控制信号到读写处理单元705、激励控制单元707和驱动器控制单元708来实现判断单元502和505以及计算单元504的功能。

驱动器控制单元708控制马达驱动器单元712。马达驱动器单元712驱动音圈马达711和主轴马达714。磁盘715通过主轴马达714旋转。头部单元713通过音圈马达711移动到磁盘715上的任意位置。

读写处理单元705根据来自控制单元703的指令输出写数据。写电路710经由头部单元713将写数据写到磁盘715。读电路709经由头部单元713从磁盘715读出数据，并将数据输出到读写处理单元705和FFT处理单元706作为读信号。

读写处理单元705输出读信号到控制单元703作为读数据。FFT处理单元706利用读信号执行快速傅立叶变换，提取预定频率分量的信号电平，并将信号电平输出到控制单元703。激励控制单元707根据来自控制单元703的指令调整提供到头部单元713的电流。

存储器单元704存储S/N的标准值R0和阈值R1、飞行高度的标准值H0、S/N和飞行高度之间的关联、再现输出和飞行高度之间的关联、S/N和飞行高度的测量结果等等。当错误率ER的函数log₁₀(ER)被用作质量信息时，log₁₀(ER)的标准值和阈值、log₁₀(ER)和飞行高度之间的关联以及log₁₀(ER)的测量结果也被存储。

控制单元703可以经由接口单元702从外部设备(计算机之类的)接收控制所需的信息，并且可以经由接口单元702将测量结果和判断结果发送到外部设备。显示单元701在屏幕上显示从控制单元703输出的测量结果和判断结果作为检查结果。

显示单元701、接口单元702、控制单元703、存储器单元704、读写处理单元705、FFT处理单元706、激励控制单元707和驱动器控制单元708的全部或一部分可利用计算机实现。这种情况下，存储器单元704对应于存储器之类的。控制单元703、读写处理单元705、FFT处理单元706、激励控制单元707和驱动器控制单元708的每个功能由存储在存储器单元704中的程序实现。中央处理单元(CPU)(未示出)通过执行程序来执行头部检查。

下面说明在各个测试(HT和FHT)中头部检查装置的操作。在下面的说明中，S/N被用作HT中的测量对象，包括预定频率分量的信号模式被预先存储在磁盘715中。

首先，在HT中，控制单元703尝试经由读写处理单元705读写数据，并测量读取的数据信号的S/N。然后，利用所获得的S/N值执行图3B中步骤301的判断。

随后，在FHT中，控制单元703充当接触检测单元601、飞行高度计算单元604和飞行高度控制单元605，并且仅利用S/N≥R1的头部单元713作为目标测量飞行高度FH。

控制单元703经由驱动器控制单元708和马达驱动器单元712逐渐减少主轴马达714的转数，从而减小磁盘715的旋转速度。结果，头部单元713的飞行高度降低，并且头部单元713的磁极尖端接近磁盘715。

这段时期内，控制单元703监视从FFT处理单元706输出的预定频率分量(主要频率分量)的幅度。当幅度快速减小并且偏移大于阈值时，或者当幅度低于阈值时，控制单元703判断出头部单元713与磁盘715接触。然后，控制单元703略微增加转数，使飞行高度返回到参考飞行高度H_ref，并从读写处理单元705或FFT处理单元706的输出信号中测量参考输出V_ref。

随后，控制单元703将转数增加到用于FHT的值，从来自读写处理单元705或FFT处理单元706的输出信号中测量输出V，并根据方程(4)计算飞行高度FH。

作为减小磁盘715的旋转速度的替代方案，可以通过操作头部单元713的飞行高度控制致动器804来减小飞行高度。这种情况下，控制单元703通过经由激励控制单元707将电流提供到头部单元713，同时监视FFT处理单元706的输出信号，来检测头部单元713和磁盘715之间的接触。然后，控制单元703测量在停止电流供应后的输出V，并计算飞行高度FH。此外，旋转速度控制和通过飞行高度控制致动器804进行的控制可以组合使用。

随后，控制单元703利用在HT中测得的S/N和在FHT中测得的FH来执行图3B中步骤302至308的过程，并将判断结果输出到显示单元701。

在以上说明中，在FHT中，接触是通过从磁盘715读出的预定频率分量的信号来检测的。然而，其并不局限于此，也可以使用其他接触检测方法。例如，可以监视来自读写处理单元705的再现输出，并且可以在再现输出中的偏移小于某一微小值时检测接触。

另外，可以实现另一种测量方法，而不是从再现输出的电平确定飞行高度FH。例如，可以通过FFT处理单元706提取两个不同频率分量的信号电平，并且可以从其幅度的比确定飞行高度FH。

这种情况下，包括两个频率分量(例如主分量和三阶谐波分量)的信号模式被预先写入到磁盘715中。FFT处理单元706将各个频率分量的幅度输出到控制单元703。然后，控制单元703通过下面的方程基于主分量幅度V1和三阶谐波分量幅度V3计算飞行高度FH。

FH＝D·ln((V1/V3)/(V1_ref/V3_ref))+E    (5)

方程(5)中的系数D是预先确定的。常数E是从在参考飞行高度H_ref下的各个频率分量幅度V1_ref和V3_ref确定的。

另外，可以用离散傅立叶变换(DFT)替代FFT。

尽管在上述实施例中说明了磁盘设备的头部检查，但是本发明并不局限于此，而是可适用于其他记录和再现设备(如光盘设备和磁光盘设备)的头部检查。

Claims (12)

1.一种判断用在记录和再现设备中的记录和再现头部的可接受性的头部检查装置，包括：

获取指示头部单元的数据信号的质量的质量信息和指示所述头部单元的飞行高度的飞行高度信息的获取设备；以及

通过所述质量和所述飞行高度的组合判断所述头部单元的可接受性的判断设备。

2.如权利要求1所述的头部检查装置，包括存储质量标准以及质量和飞行高度之间的关联的存储器设备；

其中，当所述质量信息不符合所述质量标准时，所述判断设备在所述飞行高度信息符合判断条件的情况下判断出所述头部单元是可接受的，所述判断条件是所述头部单元的飞行高度等于或大于由所述质量信息和所述关联确定的飞行高度。

3.如权利要求2所述的头部检查装置，其中所述判断设备在所述质量信息小于阈值时判断出所述头部单元是不可接受的，并且在所述质量信息等于或大于所述阈值时核对所述质量信息是否符合所述质量标准。

4.如权利要求1所述的头部检查装置，其中所述获取设备包括测量从所述头部单元输出的数据信号的质量的质量测量设备和测量所述头部单元的飞行高度的飞行高度测量设备。

5.如权利要求4所述的头部检查装置，还包括旋转记录介质的旋转设备，

其中所述质量测量设备和所述飞行高度测量设备共享所述旋转设备，并且执行所述数据信号的质量的测量和所述飞行高度的测量。

6.如权利要求4所述的头部检查装置，其中所述飞行高度测量设备基于来自所述记录介质的再现信号测量所述头部单元的飞行高度。

7.如权利要求6所述的头部检查装置，其中所述飞行高度测量设备基于在所述头部单元接触所述记录介质时的参考输出和在所述头部单元飞行在所述记录介质上方时的输出，计算所述头部单元的飞行高度。

8.如权利要求7所述的头部检查装置，其中所述头部单元包括改变所述头部单元的飞行高度的飞行高度控制致动器设备，并且所述飞行高度测量设备通过操作所述飞行高度控制致动器设备并减小所述头部单元的飞行高度，来检测所述头部单元和所述记录介质之间的接触。

9.一种判断用在记录和再现设备中的记录和再现头部的可接受性的头部检查方法，包括：

获取指示头部单元的数据信号的质量的质量信息；

获取指示所述头部单元的飞行高度的飞行高度信息；以及

通过所述质量和所述飞行高度的组合判断所述头部单元的可接受性。

10.如权利要求9所述的头部检查方法，其中：

所述获取质量信息的步骤通过测量所述头部单元的数据信号的质量来获取所述质量信息；

所述获取飞行高度信息的步骤通过测量所述头部单元的飞行高度来获取所述飞行高度信息；并且

所述判断步骤参考质量标准以及质量和飞行高度之间的关联，并且当所述质量信息不符合所述质量标准时，在所述飞行高度信息符合判断条件的情况下判断出所述头部单元是可接受的，所述判断条件是所述头部单元的飞行高度等于或大于由所述质量信息和所述关联确定的飞行高度。

11.如权利要求10所述的头部检查方法，其中所述测量数据信号的质量的步骤和所述测量飞行高度的步骤是通过共享旋转记录介质的旋转设备连续执行的。

12.一种判断用在记录和再现设备中的记录和再现头部的可接受性的头部检查装置，包括：

用于获取指示头部单元的数据信号的质量的质量信息和指示所述头部单元的飞行高度的飞行高度信息的获取装置；以及

用于通过所述质量和所述飞行高度的组合判断所述头部单元的可接受性的判断装置。

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