JP2001195714A - Method for measuring head flying height - Google Patents

Method for measuring head flying height

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JP2001195714A
JP2001195714A JP2000004197A JP2000004197A JP2001195714A JP 2001195714 A JP2001195714 A JP 2001195714A JP 2000004197 A JP2000004197 A JP 2000004197A JP 2000004197 A JP2000004197 A JP 2000004197A JP 2001195714 A JP2001195714 A JP 2001195714A
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head
light
disk
flying height
measurement
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JP2000004197A
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Japanese (ja)
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Takuo Tanaka
拓男 田中
Masami Kubota
昌実 久保田
Naoki Inoue
直樹 井上
Motohiro Terao
元宏 寺尾
Toyofumi Inoue
豊文 井上
Hiroshi Mita
浩史 三田
Kaki Saeki
佳記 佐伯
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To easily and exactly measure the floating height H of a head 12 over a wide range. SOLUTION: A unit 50 is lowered stepwise and in the positions of the respective steps, the interference light intensity for one circumference of a disk 14 is detected. The position of the unit 50 where the interference light intensity peaks relating to the measurement point set for the disk 14 is searched out. Namely, the first peak of the interference light intensity based on the reflected light from the rear surface of the disk 14 and the second peak of the interference light intensity based on the reflected light from the head 12 are detected and the first and second positions of the unit 50 corresponding to the first and second peaks are detected. The spacing between the first and second positions is calculated as the floating height H.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はヘッド浮上高さの測定
方法に関し、特にたとえばハードディスクやMO(Magn
eto Optical )等のような磁気記録装置に適用されるヘ
ッドについてディスクに対する浮上高さを測定する、ヘ
ッド浮上高さの測定方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for measuring a flying height of a head, and more particularly, to a method for measuring, for example, a hard disk or
The present invention relates to a method of measuring the flying height of a head, which measures the flying height of a head applied to a magnetic recording apparatus such as eto Optical) with respect to a disk.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の磁気記録装置では、情報量の増
大に伴って記録の高密度化が進められているが、この高
密度化においては、ディスクとヘッドとの距離すなわち
ヘッドの浮上高さを低くすることが重要な要因の一つと
なっている。記録メディアの中でも比較的剛性の大きい
ハードディスクでは、記録の高密度化のためにヘッドの
浮上高さが年々低下してきている。ヘッドの浮上原理
は、ディスクの回転に伴う空気流による揚力を利用して
ヘッドを浮上させ、ヘッドの浮上高さを微小に保持する
ものである。したがって、浮上高さが低くなるほどヘッ
ドの浮上特性を精度よく安定させる必要があり、その要
請に伴って、ヘッドの浮上高さを簡単かつ正確に測定で
きる装置が必要となる。
2. Description of the Related Art In a magnetic recording apparatus of this type, recording density has been increased with an increase in the amount of information. However, in this density increase, the distance between the disk and the head, that is, the flying height of the head, has been increased. One of the important factors is to lower the level. Among the recording media, in the case of hard disks having relatively high rigidity, the flying height of the head is decreasing year by year due to the increase in recording density. The flying principle of the head is to lift the head using the lift due to the air flow accompanying the rotation of the disk, and to keep the flying height of the head minute. Therefore, as the flying height decreases, it is necessary to stabilize the flying characteristics of the head with higher precision. With this requirement, a device that can easily and accurately measure the flying height of the head is required.

【0003】図9に示す従来のヘッド浮上高さの測定装
置1は、かかる要請に応えるべく開発されたものであ
る。この測定装置1では、スピンドルモータ2にディス
ク3が取り付けられ、ディスク3の上方に光源として、
たとえば波長約632nmのHeNeレーザ4が配置さ
れる。HeNeレーザ4から出射された光は、ディスク
3およびその下方に配置されたヘッド5に照射され、デ
ィスク3およびヘッド5のそれぞれで反射されて受光部
6で検出される。
A conventional head flying height measuring apparatus 1 shown in FIG. 9 has been developed to meet such a demand. In this measuring device 1, a disk 3 is mounted on a spindle motor 2, and a light source is provided above the disk 3 as a light source.
For example, a HeNe laser 4 having a wavelength of about 632 nm is provided. The light emitted from the HeNe laser 4 irradiates the disk 3 and the head 5 disposed below the disk 3, is reflected by the disk 3 and the head 5, and is detected by the light receiving unit 6.

【0004】測定装置1を用いて所定回転数におけるヘ
ッド5の浮上高さHを測定する際には、まず、スピンド
ルモータ2の回転数を一旦低くしてヘッド5をディスク
3に近接させる。そして、スピンドルモータ2の回転数
を上げていくことによってヘッド5の浮上高さを徐々に
上昇させ、ディスク3の下面からの反射光とヘッド5か
らの反射光との干渉光強度を受光部6で検出する。これ
により、スピンドルモータ2の回転数と干渉光強度との
関係が求まる。また、波長から算出される干渉距離を横
軸とし、干渉光強度を縦軸とした場合には、図10に示
すようなグラフが得られる。ここでは、ヘッド5の浮上
高さを波数の0次近くにまで下げてから測定しているの
で、回転数は波数の0次から対応していることになる。
したがって、測定したい回転数での次数および干渉光強
度が求まり、その次数および干渉光強度に基づいて干渉
距離が求まり、さらに、干渉距離に基づいて浮上高さH
(H=干渉距離/2)が求まる。
When measuring the flying height H of the head 5 at a predetermined number of revolutions using the measuring device 1, first, the number of revolutions of the spindle motor 2 is temporarily reduced, and the head 5 is brought close to the disk 3. The flying height of the head 5 is gradually increased by increasing the rotation speed of the spindle motor 2, and the intensity of the interference light between the reflected light from the lower surface of the disk 3 and the reflected light from the head 5 is detected by the light receiving unit 6. To detect. Thereby, the relationship between the rotation speed of the spindle motor 2 and the interference light intensity is obtained. When the interference distance calculated from the wavelength is set on the horizontal axis and the interference light intensity is set on the vertical axis, a graph as shown in FIG. 10 is obtained. In this case, since the measurement is performed after the flying height of the head 5 is reduced to near the 0th order of the wave number, the rotation speed corresponds to the 0th order of the wave number.
Therefore, the order and the interference light intensity at the rotation speed to be measured are determined, the interference distance is determined based on the order and the interference light intensity, and the flying height H is determined based on the interference distance.
(H = interference distance / 2) is obtained.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】測定装置1を用いた従
来のヘッド浮上高さの測定方法では、浮上高さHが比較
的低い(たとえば0.2μm以下)ヘッドには適用でき
るものの、MO等に用いられるヘッドのように浮上高さ
Hが高くなるものには適用できなかった。つまり、浮上
高さHが高くなるヘッドでは、浮上高さHに該当する波
の次数が高くなるため、回転数を低くしてもヘッドを波
数の0次に相当する位置まで降下させることができず、
また、測定した干渉光強度に該当する波の次数を決める
ことができず、浮上高さHを算出できなかった。
The conventional method of measuring the flying height of the head using the measuring device 1 can be applied to a head having a relatively low flying height H (for example, 0.2 μm or less), but is not limited to MO or the like. However, it cannot be applied to a head having a high flying height H, such as a head used in Example 1. In other words, in a head having a higher flying height H, the order of the wave corresponding to the flying height H is higher, so that the head can be lowered to a position corresponding to the 0th order of the wave number even if the rotation speed is reduced. Without
Further, the order of the wave corresponding to the measured interference light intensity could not be determined, and the flying height H could not be calculated.

【0006】一方、波長の異なる複数の光(光源)また
はヘッドへの入射角が異なる複数の光(光源)を用いる
ことにより、干渉光強度の周期の違いを利用して波の次
数を求めるようにした測定方法が知られている。しか
し、これらの方法においても最大で5μm程度、実用上
は2μm程度までの浮上高しか測定できなかった。
On the other hand, by using a plurality of lights (light sources) having different wavelengths or a plurality of lights (light sources) having different incident angles to the head, the order of the waves is obtained by utilizing the difference in the period of the intensity of the interference light. A known measuring method is known. However, even with these methods, the flying height was measured only up to about 5 μm, and practically up to about 2 μm.

【0007】それゆえに、この発明の主たる目的は、ヘ
ッドの浮上高さを広範囲にわたって正確に測定できる、
ヘッド浮上高さの測定装置を提供することである。
[0007] Therefore, a main object of the present invention is to accurately measure the flying height of a head over a wide range.
An object of the present invention is to provide a head flying height measuring device.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】この発明は、モータで回
転されるディスクに対するヘッドの浮上高さを測定す
る、ヘッド浮上高さの測定方法であって、ディスクの下
方にヘッドを配置するとともに上方に分光手段を配置
し、モータでディスクを回転させ、光源からの光を分光
手段を用いて測定光と参照光とに分割し、測定光をディ
スクおよびヘッドのそれぞれで反射させて受光部に照射
し、参照光を反射手段で反射させて受光部に照射し、測
定光および参照光のいずれか一方の光路長を段階的に変
化させ、受光部で得られる干渉光強度がピークとなる2
つの光路長の差に基づいてヘッドの浮上高さを求める、
ヘッド浮上高さの測定方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a method for measuring the flying height of a head with respect to a disk rotated by a motor, the method comprising measuring the flying height of a head. The light from the light source is split into the measurement light and the reference light using the light separating means, and the measurement light is reflected by the disk and the head, respectively, and is irradiated on the light receiving unit. Then, the reference light is reflected by the reflection means and radiated to the light receiving portion, and the optical path length of one of the measurement light and the reference light is changed stepwise, and the intensity of the interference light obtained at the light receiving portion becomes a peak.
Find the flying height of the head based on the difference between the two optical path lengths,
This is a method of measuring the head flying height.

【0009】[0009]

【作用】光源から出射された光が、分光手段によって参
照光と測定光とに分割される。参照光は、反射手段によ
って反射された後に受光部に集光され、測定光は、ディ
スクおよびヘッドのそれぞれで反射された後に受光部に
集光される。受光部は、参照光と測定光との干渉光強度
に応じた大きさの信号を出力する。変位手段(ピエゾ素
子等)によって分光手段を反射手段とともに段階的に降
下させると、分光手段が第1位置にあるとき、ディスク
の下面(ヘッド対向面)で反射された測定光と反射手段
で反射された参照光との干渉光強度に第1ピークが現れ
る。そして、分光手段をさらに段階的に降下させていく
と、分光手段が第2位置にあるとき、ヘッドで反射され
た測定光と反射手段で反射された参照光との干渉光強度
に第2ピークが現れる。したがって、第1位置から第2
位置までの距離を算出すると、その距離がディスクの下
面とヘッドとの間隔すなわちヘッドの浮上高さとなる。
つまり、干渉光強度がピークとなるときの2つの光路長
の差に基づいて浮上高さが求まる。光源としては、第1
および第2ピークを検出できる程度に短いコヒーレンス
長のものが用いられる。なお、分光手段を固定した状態
で反射手段を段階的に変位させた場合にも、同様の測定
が可能である。
The light emitted from the light source is split into reference light and measurement light by the spectral means. The reference light is condensed on the light receiving portion after being reflected by the reflection means, and the measurement light is condensed on the light receiving portion after being reflected on each of the disk and the head. The light receiving section outputs a signal having a magnitude corresponding to the intensity of the interference light between the reference light and the measurement light. When the spectroscopic means is stepped down together with the reflecting means by the displacement means (piezo element, etc.), when the spectroscopic means is at the first position, the measuring light reflected on the lower surface of the disk (head facing surface) and the reflecting light on the reflecting means A first peak appears in the intensity of the interference light with the reference light. Then, when the spectroscopic unit is further lowered in a stepwise manner, when the spectroscopic unit is at the second position, the second peak of the interference light intensity between the measuring light reflected by the head and the reference light reflected by the reflecting unit is obtained. Appears. Therefore, from the first position to the second position
When the distance to the position is calculated, the distance is the distance between the lower surface of the disk and the head, that is, the flying height of the head.
That is, the flying height is determined based on the difference between the two optical path lengths when the interference light intensity reaches a peak. The first light source
And a coherence length short enough to detect the second peak is used. Note that the same measurement can be performed when the reflecting means is displaced stepwise while the spectroscopic means is fixed.

【0010】また、モータのエンコーダから出力された
インデックス信号に基づいてディスクに基準点を設定
し、基準点に基づいてディスクに少なくとも1つの測定
点を設定し、この測定点について上述の手法によりヘッ
ドの浮上高さを測定すると、ディスクのランナウトを考
慮した正確な測定が可能になる。
In addition, a reference point is set on the disk based on the index signal output from the encoder of the motor, and at least one measurement point is set on the disk based on the reference point. When the flying height of the disk is measured, accurate measurement can be performed in consideration of the runout of the disk.

【0011】[0011]

【発明の効果】この発明によれば、ヘッドの浮上高さを
広範囲にわたって簡単かつ正確に測定できる。
According to the present invention, the flying height of the head can be measured simply and accurately over a wide range.

【0012】この発明の上述の目的,その他の目的,特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳
細な説明から一層明らかとなろう。
The above objects, other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of embodiments with reference to the drawings.

【0013】[0013]

【実施例】この実施例のヘッド浮上高さの測定方法は、
ハードディスクやMO等のような磁気記録装置に適用さ
れるガラスディスクに対するヘッドの浮上高さH(0.
1〜300μm程度)を測定するものであり、たとえば
図1に示すような測定装置10において用いられる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The head flying height measuring method of this embodiment is as follows.
The flying height H (0. 0) of the head with respect to a glass disk applied to a magnetic recording device such as a hard disk or MO.
(About 1 to 300 μm), and is used, for example, in a measuring apparatus 10 as shown in FIG.

【0014】測定装置10(図1)はスピンドルモータ
12を含み、スピンドルモータ12には図示しないエン
コーダが附属している。そして、エンコーダからはスピ
ンドルモータ12の1回転につき1個のインデックス信
号が出力されるとともに、インデックス信号間を等間隔
に分割したパルス信号(角度信号)が出力される。
The measuring apparatus 10 (FIG. 1) includes a spindle motor 12, and the spindle motor 12 is provided with an encoder (not shown). Then, the encoder outputs one index signal for one rotation of the spindle motor 12, and outputs a pulse signal (angle signal) obtained by dividing the index signals at equal intervals.

【0015】スピンドルモータ12の回転軸には、ガラ
スディスク等のような仮想メディアとしてのディスク1
4が取り付けられる。ディスク14の表面には、図3に
示すように、「うねり」すなわち「ランナウト」が存在
し、ランナウトの変位が急峻になるとヘッド16の挙動
がディスク14の表面に追従できなくなるため、浮上高
さHの正確な測定が困難になる。そこで、ランナウトの
振幅および周期等が専用の測定装置を用いて予め測定さ
れ、一定の基準を満たしたディスク14のみが採用され
る。
The rotating shaft of the spindle motor 12 has a disk 1 as a virtual medium such as a glass disk.
4 is attached. As shown in FIG. 3, “undulations” or “runouts” exist on the surface of the disk 14, and when the displacement of the runout becomes steep, the behavior of the head 16 cannot follow the surface of the disk 14, so that the flying height Accurate measurement of H becomes difficult. Therefore, the amplitude and cycle of the run-out are measured in advance by using a dedicated measuring device, and only the disk 14 that satisfies a certain standard is adopted.

【0016】そして、測定対象となるヘッド16が、デ
ィスク14の下方に配置される。なお、「下方」とした
のは、他の構成部材との相対的な位置関係を示すためで
あり、実際には、「上方」または「側方」であってもよ
い。ヘッド16は、スライダー18およびサスペンショ
ン20を含み、サスペンション20がヘッドマウントブ
ロック22に固定される。したがって、ヘッド16は、
ヘッドマウントブロック22の操作によって、ディスク
14の径方向に変位可能である。
Then, a head 16 to be measured is arranged below the disk 14. The term “downward” is used to indicate a relative positional relationship with other components, and may be “upward” or “lateral” in practice. The head 16 includes a slider 18 and a suspension 20, and the suspension 20 is fixed to a head mount block 22. Therefore, the head 16
The disk 14 can be displaced in the radial direction by operating the head mount block 22.

【0017】また、ディスク14の上方には、分光手段
としてのビームスプリッタ24および対物レンズ26が
この順に配置され、対物レンズ26の上方には、2つの
ビームスプリッタ28および30ならびに光源32がこ
の順に配置される。そして、光源32には電源34が接
続される。光源32としては、ハロゲンランプ,メタル
ハライドランプ,キセノンランプ,スーパールミネッセ
ントダイオード(SLD),端面反射型発光ダイオー
ド,白色LEDまたはELパネル等のようなコヒーレン
ス長の短い(500μm程度以下)ものが用いられる。
ここで、「コヒーレンス長」とは、干渉距離と干渉光強
度との関係を示すグラフ(図4)において、干渉光強度
がピークになる点から干渉光強度がピークの3%以下に
なる点までの距離Lをいうものとする。
Above the disk 14, a beam splitter 24 and an objective lens 26 as spectral means are arranged in this order, and above the objective lens 26, two beam splitters 28 and 30 and a light source 32 are arranged in this order. Be placed. Then, a power supply 34 is connected to the light source 32. As the light source 32, a light source having a short coherence length (about 500 μm or less) such as a halogen lamp, a metal halide lamp, a xenon lamp, a super luminescent diode (SLD), an end-face reflection type light emitting diode, a white LED or an EL panel is used. Can be
Here, the “coherence length” refers to a point from a point where the intensity of the interference light reaches a peak to a point where the intensity of the interference light becomes 3% or less of the peak in a graph (FIG. 4) showing a relationship between the interference distance and the intensity of the interference light. Means the distance L.

【0018】そして、ビームスプリッタ24の側方に
は、補正板36および反射手段としての参照ミラー38
がこの順に配置され、ビームスプリッタ28の側方に
は、受光部40が配置され、ビームスプリッタ30の側
方には、CCDカメラ42が配置される。
A correction plate 36 and a reference mirror 38 as reflection means are provided beside the beam splitter 24.
Are arranged in this order, a light receiving unit 40 is arranged beside the beam splitter 28, and a CCD camera 42 is arranged beside the beam splitter 30.

【0019】補正板36は、光路長を光学的に補正する
ためのものであり、ディスク14と同じ材料で同じ厚み
に形成される。
The correction plate 36 is for optically correcting the optical path length, and is formed of the same material and the same thickness as the disk 14.

【0020】受光部40としては、シリコンフォトダイ
オード,PINシリコンフォトダイオードまたは光電子
倍増管(いわゆるホトマル)等が用いられ、受光部40
において干渉光が受光されて光電変換される。干渉光に
基づく信号(干渉光信号)は、アンプ44に与えられて
増幅され、A/D変換器46でディジタル信号に変換さ
れる。
As the light receiving section 40, a silicon photodiode, a PIN silicon photodiode, a photomultiplier (so-called photomultiplier) or the like is used.
Receives the interference light and performs photoelectric conversion. A signal based on the interference light (interference light signal) is supplied to an amplifier 44, amplified, and converted into a digital signal by an A / D converter 46.

【0021】CCDカメラ42は、測定光と参照光との
干渉状態を映像により捉えるものであり、CCDカメラ
42から出力された映像信号はモニタ48に与えられて
画像表示される。
The CCD camera 42 captures the state of interference between the measurement light and the reference light by video, and the video signal output from the CCD camera 42 is given to a monitor 48 to be displayed as an image.

【0022】これらの構成要素のうち、ビームスプリッ
タ24,対物レンズ26,補正板36および参照ミラー
38は、ユニット50としてケーシング52に対して一
体的に組み込まれ、このユニット50が、測定装置10
の図示しないフレームに対して上下方向へ変位可能に取
り付けられる。また、ユニット50の上部には、変位手
段としてのピエゾ素子(PZT)54が固定される。し
たがって、ピエゾ素子54に電圧を付与すると、ピエゾ
素子54の肉圧が電圧の大きさに応じて変化され、それ
に伴ってユニット50が上下方向へ変位される。
Among these components, the beam splitter 24, the objective lens 26, the correction plate 36, and the reference mirror 38 are integrally incorporated into a casing 52 as a unit 50.
Is attached to a frame (not shown) so as to be vertically displaceable. In addition, a piezo element (PZT) 54 as a displacement unit is fixed on the upper part of the unit 50. Therefore, when a voltage is applied to the piezo element 54, the wall pressure of the piezo element 54 is changed according to the magnitude of the voltage, and the unit 50 is vertically displaced accordingly.

【0023】さらに、スピンドルモータ12,ヘッドマ
ウントブロック22およびピエゾ素子54には、これら
を駆動するためのドライバ56a〜56cが接続され、
これらのドライバ56a〜56c,A/D変換器46お
よび出力装置58がコンピュータ60に接続される。出
力装置58は測定結果を出力するためのものであり、具
体的には、プリンタやフロッピーディスク等が用いられ
る。
Further, drivers 56a to 56c for driving these are connected to the spindle motor 12, the head mount block 22, and the piezo element 54, respectively.
These drivers 56a to 56c, A / D converter 46 and output device 58 are connected to computer 60. The output device 58 is for outputting a measurement result, and specifically, a printer, a floppy disk, or the like is used.

【0024】なお、図示していないが、ユニット50等
が、ヘッド12に追従して水平方向に変位可能に構成さ
れることは言うまでもない。
Although not shown, it goes without saying that the unit 50 and the like can be displaced in the horizontal direction following the head 12.

【0025】動作において、光源32から光が出射され
ると、その光がビームスプリッタ30および28ならび
に対物レンズ26を経てビームスプリッタ24に与えら
れ、参照光と測定光とに分割される。そして、参照光が
補正板36を通して参照ミラー38に与えられ、測定光
がディスク14およびその下方のヘッド16に与えられ
る。参照ミラー38で反射された参照光はビームスプリ
ッタ24,対物レンズ26およびビームスプリッタ28
を経て受光部40に集光され、ディスク14およびヘッ
ド16のそれぞれで反射された測定光はビームスプリッ
タ24,対物レンズ26およびビームスプリッタ28を
経て受光部40に集光される。したがって、受光部40
においては参照光と測定光とが干渉され、干渉光強度に
応じた大きさの干渉光信号がアンプ44に与えられ、A
/D変換器46を通してコンピュータ60に与えられ
る。また、各反射光(参照光および測定光)の一部は、
ビームスプリッタ28および30を経てCCDカメラ4
2に与えられ、各反射光の干渉状態(干渉縞)がモニタ
48に画像表示される。
In operation, when light is emitted from the light source 32, the light is provided to the beam splitter 24 via the beam splitters 30 and 28 and the objective lens 26, and is split into reference light and measurement light. Then, the reference light is provided to the reference mirror 38 through the correction plate 36, and the measurement light is provided to the disk 14 and the head 16 thereunder. The reference light reflected by the reference mirror 38 is applied to the beam splitter 24, the objective lens 26, and the beam splitter 28.
Then, the measurement light reflected by the disk 14 and the head 16 is focused on the light receiving unit 40 via the beam splitter 24, the objective lens 26, and the beam splitter 28. Therefore, the light receiving unit 40
In, the reference light and the measurement light interfere with each other, and an interference light signal having a magnitude corresponding to the intensity of the interference light is given to the amplifier 44.
It is provided to the computer 60 through the / D converter 46. Also, a part of each reflected light (reference light and measurement light)
CCD camera 4 via beam splitters 28 and 30
2, the interference state (interference fringe) of each reflected light is displayed on the monitor 48 as an image.

【0026】測定装置10においては、ディスク14の
下面(ヘッド対向面)で反射された測定光と参照ミラー
38で反射された参照光との光路差が「0」のとき、受
光部40で検出される干渉光強度に第1ピークが現れ
る。また、ヘッド16で反射された測定光と参照ミラー
38で反射された参照光との光路差が「0」のとき、干
渉光強度に第2ピークが現れる。したがって、第1ピー
クが現れるユニット50の位置を第1位置とし、第2ピ
ークが現れるユニット50の位置を第2位置とすると、
第1位置から第2位置までの距離がディスク14からヘ
ッド16までの距離すなわちヘッド16の浮上高さHと
なる。つまり、ユニット50が第1位置にあるときの測
定光の光路長と、第2位置にあるときの測定光の光路長
との差の2分の1が浮上高さHとなる。ただし、ディス
ク14は回転されており、しかもその表面にはランナウ
トが存在するため、この実施例では、ディスク14上に
少なくとも1つの測定点が設定され、その測定点につい
て浮上高さHが求められる。
In the measuring device 10, when the optical path difference between the measuring light reflected on the lower surface of the disk 14 (the surface facing the head) and the reference light reflected on the reference mirror 38 is “0”, the light receiving unit 40 detects the difference. A first peak appears in the intensity of the interference light. When the optical path difference between the measurement light reflected by the head 16 and the reference light reflected by the reference mirror 38 is “0”, a second peak appears in the interference light intensity. Therefore, if the position of the unit 50 where the first peak appears is the first position, and the position of the unit 50 where the second peak appears is the second position,
The distance from the first position to the second position is the distance from the disk 14 to the head 16, that is, the flying height H of the head 16. That is, half the difference between the optical path length of the measurement light when the unit 50 is at the first position and the optical path length of the measurement light when the unit 50 is at the second position is the flying height H. However, since the disk 14 is rotated and a runout is present on the surface thereof, in this embodiment, at least one measurement point is set on the disk 14 and the flying height H is determined for the measurement point. .

【0027】以下には、ヘッド浮上高さの測定方法につ
いて、図5のフロー図を参照しながら説明する。なお、
想定されるヘッド浮上高さHは、5μm程度であるもの
とし、光源32としては、ハロゲンランプ(コヒーレン
ス長:1μm程度)を用いるものとする。
Hereinafter, a method of measuring the flying height of the head will be described with reference to the flowchart of FIG. In addition,
The assumed head flying height H is about 5 μm, and a halogen lamp (coherence length: about 1 μm) is used as the light source 32.

【0028】測定装置10の図示しないスタートスイッ
チを「ON」すると、まず、ステップS1において、コ
ンピュータ60によってヘッド16およびユニット50
が初期位置に位置決めされるとともに、スピンドルモー
タ12(ディスク14)が所定の回転数で回転され、さ
らに、光源32が発光される。ここで、ユニット50の
初期位置は、ビームスプリッタ24の分光点(図2)と
ディスク14の下面との間隔がビームスプリッタ24の
分光点と参照ミラー38との間隔よりも長くなるように
設定される。
When a start switch (not shown) of the measuring device 10 is turned on, first, in step S1, the computer 16 controls the head 16 and the unit 50 by using a computer.
Is positioned at the initial position, the spindle motor 12 (disk 14) is rotated at a predetermined rotation speed, and the light source 32 emits light. Here, the initial position of the unit 50 is set so that the interval between the spectral point of the beam splitter 24 (FIG. 2) and the lower surface of the disk 14 is longer than the interval between the spectral point of the beam splitter 24 and the reference mirror 38. You.

【0029】そして、ステップS3において、ピエゾ素
子54に所定の電圧が付与されて、ユニット50が所定
幅だけ変位(降下)される。ユニット50が変位される
と、測定光の光路長が短くなって参照光の光路長に近づ
くため、光路差が「0」に近づくことになる。つまり、
図4のグラフに従えば、干渉光強度がピークに近づくこ
とになる。ここで、ユニット50の変位幅が小さ過ぎる
と測定時間が長くなり、大き過ぎると干渉光強度のピー
クを正確に検出できないため、この実施例では、両者の
バランスを考慮して変位幅が20nmに設定される(図
2)。ただし、この値は適宜変更されてもよい。
In step S3, a predetermined voltage is applied to the piezo element 54, and the unit 50 is displaced (down) by a predetermined width. When the unit 50 is displaced, the optical path length of the measurement light becomes shorter and approaches the optical path length of the reference light, so that the optical path difference approaches “0”. That is,
According to the graph of FIG. 4, the interference light intensity approaches the peak. Here, if the displacement width of the unit 50 is too small, the measurement time becomes long, and if it is too large, the peak of the interference light intensity cannot be detected accurately. In this embodiment, the displacement width is set to 20 nm in consideration of the balance between the two. Is set (FIG. 2). However, this value may be changed as appropriate.

【0030】ステップS5では、ユニット50が停止さ
れた状態で、ディスク14の一周分に対応する干渉光強
度が検出される。つまり、図6および図7に示すよう
に、スピンドルモータ12のエンコーダから出力される
インデックス信号に基づいて基準点が設定され、この基
準点を始点としてディスク14の一周分に対応する干渉
光強度が検出される。また、インデックス信号から生成
された角度信号に基づいて測定点(たとえば、θ=0
度,90度,180度,270度)が設定され、ユニッ
ト50の位置と測定点の位置(角度θ)と干渉光強度と
の関係が図示しない記憶装置に記憶される。なお、測定
点は少なくとも1つあればよいが、測定点の数が多いほ
どヘッド16の挙動を正確に把握できる。
In step S5, the interference light intensity corresponding to one round of the disk 14 is detected with the unit 50 stopped. That is, as shown in FIGS. 6 and 7, a reference point is set based on the index signal output from the encoder of the spindle motor 12, and the interference light intensity corresponding to one rotation of the disk 14 starting from this reference point is determined. Is detected. Also, a measurement point (for example, θ = 0) based on the angle signal generated from the index signal
, 90, 180, and 270 degrees), and the relationship between the position of the unit 50, the position of the measurement point (angle θ), and the interference light intensity is stored in a storage device (not shown). At least one measurement point is sufficient, but the behavior of the head 16 can be grasped more accurately as the number of measurement points increases.

【0031】次のステップS7では、測定が終了したか
否かが判断される。つまり、ユニット50が予め設定さ
れた変位距離(図2)だけ変位されたか否かが判断され
る。そして、 "YES" と判断されるとステップS9へ
進む。
In the next step S7, it is determined whether or not the measurement has been completed. That is, it is determined whether or not the unit 50 has been displaced by a preset displacement distance (FIG. 2). Then, if "YES" is determined, the process proceeds to step S9.

【0032】ステップS1からステップS7までの動作
は、干渉光強度にピークが現れるユニット50の第1お
よび第2位置をディスク14の一周分について求めるた
めのものである。そのため、ユニット50の変位距離
は、ヘッド浮上高さHよりも十分に長くなければなら
ず、この実施例では、約2倍の10μmに設定される。
したがって、ステップS7では、ピエゾ素子54に対し
て10μmに対応する電圧が付与されたときに、 "YE
S" と判断される。
The operations from step S1 to step S7 are for obtaining the first and second positions of the unit 50 where the peak of the interference light intensity appears for one rotation of the disk 14. Therefore, the displacement distance of the unit 50 must be sufficiently longer than the head flying height H. In this embodiment, the displacement distance is set to about twice, that is, 10 μm.
Therefore, in step S7, when a voltage corresponding to 10 μm is applied to the piezo element 54, “YE
S "is determined.

【0033】ステップS7において "NO" と判断され
ると、ステップS3へ戻り、ユニット50の段階送りと
干渉光強度の測定とが繰り返される。
If "NO" is determined in the step S7, the process returns to the step S3, and the step feed of the unit 50 and the measurement of the interference light intensity are repeated.

【0034】ステップS9では、ヘッド浮上高さHが算
出される。つまり、ユニット50の位置と測定点の位置
(角度θ)と干渉光強度との関係(図7)から測定点に
おける干渉光強度の第1および第2ピークが検出され、
第1および第2ピークが現れるユニット50の第1およ
び第2位置が検出され、第1位置から第2位置までの距
離がヘッド浮上高さHとして算出される。
In step S9, the head flying height H is calculated. That is, the first and second peaks of the interference light intensity at the measurement point are detected from the relationship (FIG. 7) between the position of the unit 50, the position of the measurement point (angle θ), and the interference light intensity,
The first and second positions of the unit 50 where the first and second peaks appear are detected, and the distance from the first position to the second position is calculated as the head flying height H.

【0035】たとえば、図7に示すように、基準点が測
定点(θ=0度)として設定された場合には、位置(1
00)において第1ピークP1が現れ、位置(350)
において第2ピークP2が現れる。したがって、位置
(100)から位置(350)までの距離が浮上高さH
となる。つまり、原点から100×20nm(=2μ
m)降下した位置と350×20nm(=7μm)降下
した位置との間隔5μmが測定点(θ=0度)における
ヘッド浮上高さHとなる。同様にして、他の測定点につ
いてもヘッド浮上高さHを求めることができ、θ=90
度となる測定点では、位置(140)と位置(400)
との間隔5.2μmが浮上高さHとなる。
For example, as shown in FIG. 7, when the reference point is set as a measurement point (θ = 0 degree), the position (1
00), a first peak P1 appears at a position (350).
, A second peak P2 appears. Therefore, the distance from the position (100) to the position (350) is the flying height H
Becomes That is, 100 × 20 nm (= 2 μm) from the origin
m) The head flying height H at the measurement point (θ = 0 °) is 5 μm between the lowered position and the position lowered by 350 × 20 nm (= 7 μm). Similarly, the head flying height H can be obtained for other measurement points, and θ = 90
In the measurement point which becomes the degree, the position (140) and the position (400)
5.2 μm is the flying height H.

【0036】各測定点について浮上高さHが求められる
と、測定動作が終了される。
When the flying height H is obtained for each measurement point, the measurement operation is completed.

【0037】この実施例によれば、ユニット50を段階
的に降下させて、各段階においてディスク14の一周分
の干渉光強度を検出するようにしているので、複数の測
定点を設定した場合でも、各測定点についてのヘッド浮
上高さHを簡単かつ正確に求めることができる。また、
干渉光強度を検出できる範囲を限度として、浮上高さH
が比較的高い場合にも適用可能である。
According to this embodiment, since the unit 50 is lowered stepwise to detect the interference light intensity for one round of the disk 14 at each stage, even when a plurality of measurement points are set. The head flying height H at each measurement point can be easily and accurately obtained. Also,
As long as the interference light intensity can be detected, the flying height H
Is relatively high.

【0038】また、ディスク14の一周について等間隔
で複数(たとえば2048個)の測定点を設定すること
により、ダイナミック特性(各測定点での浮上高さHの
変化)を測定することができる。
Further, by setting a plurality of (for example, 2048) measurement points at equal intervals around one circumference of the disk 14, dynamic characteristics (changes in the flying height H at each measurement point) can be measured.

【0039】なお、上述の実施例では、参照光の光路長
を一定に保持しつつ、測定光の光路長を段階的に変化さ
せるようにしているが、これとは逆に、測定光の光路長
を一定に保持しつつ、参照光の光路長を段階的に変化さ
せるようにしてもよい。つまり、たとえば図8に示すよ
うに、ビームスプリッタ24を固定した状態で、参照ミ
ラー38をピエゾ素子62によって段階的に変位させ、
各段階位置において干渉光強度を検出し、干渉光強度に
ピークが現れるときの参照ミラー38の位置に基づいて
浮上高さHを求めるようにしてもよい。
In the above embodiment, the optical path length of the measurement light is changed stepwise while the optical path length of the reference light is kept constant. Conversely, the optical path length of the measurement light is changed. The optical path length of the reference light may be changed stepwise while keeping the length constant. That is, as shown in FIG. 8, for example, with the beam splitter 24 fixed, the reference mirror 38 is displaced stepwise by the piezo element 62,
The interference light intensity may be detected at each stage position, and the flying height H may be obtained based on the position of the reference mirror 38 when the interference light intensity has a peak.

【0040】さらに、上述の各実施例においては、図1
および図8中の二点鎖線で示すように、受光部40とビ
ームスプリッタ24との間に円形または矩形等の微細孔
を有する遮光部材64を配置し、微細孔を通過した光の
みを受光部40に照射するようにしてもよい。この場合
には、微細孔によって光が絞られるため、測定感度を高
めることができるとともに、ヘッド12に対して測定箇
所を細かく設定することができる。
Further, in each of the above-described embodiments, FIG.
As shown by a two-dot chain line in FIG. 8, a light shielding member 64 having a fine hole such as a circle or a rectangle is arranged between the light receiving unit 40 and the beam splitter 24, and only the light passing through the fine hole is received by the light receiving unit. Irradiation may be performed on 40. In this case, since the light is narrowed by the fine holes, the measurement sensitivity can be increased, and the measurement location can be set finely with respect to the head 12.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明が適用されるヘッド浮上高さの測定装
置を示す図解図である。
FIG. 1 is an illustrative view showing a head flying height measuring apparatus to which the present invention is applied;

【図2】レンズユニットの変位距離を示す図解図であ
る。
FIG. 2 is an illustrative view showing a displacement distance of a lens unit;

【図3】ディスクのランナウトとヘッドの変位とを示す
グラフである。
FIG. 3 is a graph showing runout of a disk and displacement of a head.

【図4】干渉距離と干渉光強度との関係を示すグラフで
ある。
FIG. 4 is a graph showing a relationship between an interference distance and an interference light intensity.

【図5】この発明の一実施例を示すフロー図である。FIG. 5 is a flowchart showing one embodiment of the present invention.

【図6】ディスクとヘッドとの位置関係を示す斜視図で
ある。
FIG. 6 is a perspective view showing a positional relationship between a disk and a head.

【図7】ユニットの各位置におけるディスク1周分につ
いての干渉光強度を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the intensity of interference light for one rotation of the disk at each position of the unit.

【図8】この発明が適用される他のヘッド浮上高さの測
定装置を示す図解図である。
FIG. 8 is an illustrative view showing another head flying height measuring apparatus to which the present invention is applied;

【図9】従来技術を示す図解図である。FIG. 9 is an illustrative view showing a conventional technique;

【図10】従来技術における干渉距離と干渉光強度との
関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the interference distance and the interference light intensity in the related art.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 …ヘッド浮上高さの測定装置 12 …スピンドルモータ 14 …ディスク 16 …ヘッド 24 …ビームスプリッタ 26 …対物レンズ 32 …光源 38 …参照ミラー 40 …受光部 50 …ユニット 54 …ピエゾ素子 60 …コンピュータ DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Head floating height measuring device 12 ... Spindle motor 14 ... Disk 16 ... Head 24 ... Beam splitter 26 ... Objective lens 32 ... Light source 38 ... Reference mirror 40 ... Light receiving unit 50 ... Unit 54 ... Piezo element 60 ... Computer

フロントページの続き (72)発明者 寺尾 元宏 兵庫県伊丹市奥畑5丁目10番地 株式会社 クボタ内 (72)発明者 井上 豊文 兵庫県伊丹市奥畑5丁目10番地 株式会社 クボタ内 (72)発明者 三田 浩史 大阪市中央区平野町4−2−18 長谷川第 1ビル6F クボタコンプス株式会社内 (72)発明者 佐伯 佳記 大阪市中央区平野町4−2−18 長谷川第 1ビル6F クボタコンプス株式会社内Continued on the front page (72) Inventor Motohiro Terao 5-10-10 Okuhata, Itami-shi, Hyogo Prefecture Inside Kubota Corporation (72) Inventor Toyofumi Inoue 5-10-10 Okuhata, Itami-shi, Hyogo Prefecture Inside Kubota Corporation (72) Inventor Hiroshi Mita 4-2-18 Hiranocho, Chuo-ku, Osaka-shi Kubota Comps Co., Ltd. (72) Inventor Yoshiki Saeki 4-2-18 Hiranocho, Chuo-ku, Osaka-shi Kubota Comps Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】モータで回転されるディスクに対するヘッ
ドの浮上高さを測定する、ヘッド浮上高さの測定方法で
あって、 前記ディスクの下方に前記ヘッドを配置するとともに上
方に分光手段を配置し、 前記モータで前記ディスクを回転させ、 光源からの光を前記分光手段を用いて測定光と参照光と
に分割し、 前記測定光を前記ディスクおよび前記ヘッドのそれぞれ
で反射させて前記受光部に照射し、 前記参照光を反射手段で反射させて受光部に照射し、 前記測定光および前記参照光のいずれか一方の光路長を
段階的に変化させ、 前記受光部で得られる干渉光強度がピークとなる2つの
前記光路長の差に基づいてヘッドの浮上高さを求める、
ヘッド浮上高さの測定方法。
1. A head flying height measuring method for measuring a flying height of a head with respect to a disk rotated by a motor, comprising: disposing the head below the disk and dispersing means above the disk. Rotating the disk with the motor, splitting light from a light source into measurement light and reference light using the spectroscopic means, and reflecting the measurement light on the disk and the head, respectively, to the light receiving unit. Irradiating, irradiating the reference light with a reflection unit to irradiate the light receiving unit, and changing the optical path length of one of the measurement light and the reference light in a stepwise manner. Determining the flying height of the head based on the difference between the two optical path lengths that form a peak,
Measurement method of head flying height.
【請求項2】前記モータはエンコーダを含み、前記エン
コーダから出力されたインデックス信号に基づいて前記
ディスクに基準点を設定し、前記基準点に基づいて前記
ディスクに少なくとも1つの測定点を設定し、前記測定
点についてヘッドの浮上高さを測定する、請求項1記載
のヘッド浮上高さの測定方法。
2. The motor includes an encoder, a reference point is set on the disk based on an index signal output from the encoder, and at least one measurement point is set on the disk based on the reference point. 2. The method for measuring the head flying height according to claim 1, wherein the head flying height is measured at the measurement point.
【請求項3】前記インデックス信号に基づいて角度信号
を生成し、前記角度信号に基づいて前記測定点を設定す
る、請求項2記載のヘッド浮上高さの測定方法。
3. The head flying height measuring method according to claim 2, wherein an angle signal is generated based on said index signal, and said measurement point is set based on said angle signal.
【請求項4】前記分光手段を前記ディスクおよび前記ヘ
ッドに対して段階的に変位させることにより前記測定光
の前記光路長を変化させるようにした、請求項1ないし
3のいずれかに記載のヘッド浮上高さの測定方法。
4. The head according to claim 1, wherein the optical path length of the measurement light is changed by gradually displacing the spectroscopic means with respect to the disk and the head. How to measure flying height.
【請求項5】前記反射手段を前記分光手段に対して段階
的に変位させることにより前記参照光の前記光路長を変
化させるようにした、請求項1ないし3のいずれかに記
載のヘッド浮上高さの測定方法。
5. The head flying height according to claim 1, wherein said optical path length of said reference light is changed by stepwise displacing said reflecting means with respect to said spectral means. How to measure.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7538961B2 (en) 2007-06-20 2009-05-26 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Using inductance to measure writer spacing in perpendicular magnetic recording

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7538961B2 (en) 2007-06-20 2009-05-26 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Using inductance to measure writer spacing in perpendicular magnetic recording

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