JP2006244582A - 磁気ヘッド素子の試験方法、試験装置、及び試験プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、磁気ヘッド素子の試験に使用される磁気記録媒体のノイズ成分を事前に調査し、ノイズ成分が所定の閾値を超えた磁気記録媒体の領域を試験領域から除外し、磁気記録媒体に起因するノイズ（以下、媒体ノイズと呼ぶ）成分の少ない領域において磁気ヘッドの試験を行なうことを目的とする。
【解決手段】ヘッド素子の特性試験に供する磁気記録媒体の試験領域として、磁気記録媒体上のトラックをセクタ単位に分割し、各セクタごとに媒体ノイズに係わる指標値を算出して、算出された指標値が所定の閾値を超えるセクタを、例えば、ヘッド試験機が有する記憶領域に不良セクタとして記憶させ、不良セクタを試験に供されるセクタから除く。
【選択図】図１

Description

本発明は磁気ヘッドの試験技術に関する。

ハードディスク装置に用いられる磁気ヘッドの記録再生用素子（以下、ヘッド素子と呼ぶ）は、１つ１つ、被試験用の磁気記録媒体に対して磁気特性が試験され、試験結果に基づいて良品と不良品に選別される。試験に用いられる磁気記録媒体は特性の良いものが用いられるが、平均的な特性であり、局所的な特性があまり良くないものも存在する。

通常、量産品の磁気ヘッド試験では、指定された位置（たとえば媒体中央）においてのみ試験が行なわれている場合が多く、その試験領域に媒体特性が不良の領域が含まれていると、特性が悪く計測されてしまうヘッド素子が大量に発生する恐れがあった。従来は、媒体の局所的な不良を考慮せずに試験が行われていたため、測定結果が悪くても、本当にヘッド素子に因るものか、それとも媒体に起因するものか、あるいは信号回路系のノイズによるものなのか切り分けることが困難であった。

そこで、ヘッド素子の計測された特性を悪くする要因である媒体の磁気特性による要因を排除するため、試験領域における媒体の局所的な媒体特性を把握して試験を行いたいという要望が強かった。このような要望に関連する公知の対処方法として、特開平２００２−９３０８８においては、被測定磁気ヘッドにより媒体面に所定の信号を書き込み、同じ被測定磁気ヘッドにより書き込んだ信号を読み取らせて磁気ヘッドの良否の判定を行なう磁気ヘッド試験を行なう前に、試験に使用される媒体の試験に供される範囲が試験用媒体として有効かどうかを検証するため、事前に書き込み信号の消去が正常にできる領域かどうかを確認し、正常に消去できない領域は使用しないようにしている。また、特開平２００３−９１８１３においては、軟磁性下地層を有する垂直磁気記録媒体のスパイクノイズ発生位置の検出を行ない、スパイクノイズ発生位置の分布図の作成、媒体の良否判定を行なう方法が開示されている。

しかし、これらの公知例においては、イレーズ特性、スパイクノイズといった限られた範囲の現象への対処方法であり、磁気ヘッドの試験に使用される磁気記録媒体から生ずる他の様々なノイズ成分をも排除した試験を行なうには不十分であり、これに対処できる試験方法が待ち望まれていた。
特開平２００２−９３０８８号公報 特開平２００３−９１８１３号公報

したがって、本発明は、磁気ヘッドの試験に使用される磁気記録媒体のノイズ成分を事前に調査し、ノイズ成分が所定の閾値を超えた磁気記録媒体の領域を試験領域から除外し、磁気記録媒体に起因するノイズ（以下、媒体ノイズと呼ぶ）成分の少ない領域において磁気ヘッドの試験を行なうことを目的とする。

本発明の請求項１に記載の発明は、ハードディスク用磁気ヘッド素子の試験方法であって、ヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタに所定のディジタル情報を書き込むステップと、前記ヘッド素子によって前記ディジタル情報を読み出すステップと、読み出された前記ディジタル情報をもとに前記セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値を算出するステップと、前記セクタの中で所定の閾値を超える前記指標値が算出されたセクタに対応する識別子を記憶領域に記憶するステップと、前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタを試験に供されるセクタとして使用禁止するステップとを有することを特徴とする試験方法である。

請求項１に記載の発明によれば、磁気ヘッドにより磁気記録媒体に書き込んだ試験データをデジタルデータとして読み込み、その試験結果を基にヘッド素子の特性評価をする試験方法において、ヘッド素子の特性評価精度を向上させるために、試験領域として磁気記録媒体上のトラックをセクタ単位に分割し、各セクタごとに媒体ノイズに係わる指標値を算出して、算出された指標値が所定の閾値を超えるセクタを、例えば、ヘッド試験機が有する記憶領域に不良セクタとして記憶させ、試験に用いるセクタから除くようにしている。これにより、ヘッド素子の特性評価をする各種項目の試験結果に媒体ノイズの影響を極力排除するようになっている。

ここで、ヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタは、ディスク・フォーマッタによって得られる、例えば、サーボ面サーボ方式によるＲ／Ｗ用にアサインされたデータセクタであっても、あるいは、試験用磁気記録媒体として用意された専用のセクタであっても構わない。

また、セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値は、所定周波数帯域内における媒体ノイズのピーク値の最大値でも、単純にピーク値の平均値であっても、あるいは、所定周波数帯域を幾つかの周波数帯域に分割し、分割された周波数帯域ごとに一定レベルの大きさの媒体ノイズの出現頻度を求めて出現頻度の平均値を使用しても構わない。要は、媒体ノイズに関する指標として数値化できるものであれば足りる。

また、セクタに対応する識別子は、例えば、セクタＩＤのほか、指定されたトラック上のセクタを特定できるものであれば足りる。

本発明の請求項２に記載の発明は、ハードディスク用磁気ヘッド素子の試験方法であって、ヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタに所定のディジタル情報を書き込むステップと、前記ヘッド素子によって前記ディジタル情報を読み出すステップと、読み出された前記ディジタル情報をもとに前記セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値を算出するステップと、前記セクタの中で所定の閾値を超える前記指標値が算出されたセクタの識別子を記憶領域に記憶するステップと、前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタにおける試験結果を無視するステップとを有することを特徴とする試験方法である。

請求項２に記載の発明によれば、磁気ヘッドにより磁気記録媒体に書き込んだ試験データをデジタルデータとして読み込み、その試験結果を基にヘッド素子の特性評価をする試験方法において、ヘッド素子の特性評価精度を向上させるために、試験領域として磁気記録媒体上のトラックをセクタ単位に分割し、各セクタごとに媒体ノイズに係わる指標値を算出して、算出された指標値が所定の閾値を超えるセクタを、例えば、ヘッド試験機が有する記憶領域に不良セクタとして記憶させ、ヘッド試験においては不良セクタを飛び越さずにそのまま試験データのリードライトを行なうが、不良セクタにおける測定値はヘッド素子の試験結果に反映させないようにしている。これにより、ヘッド素子の特性評価をする各種項目の試験結果に媒体ノイズの影響が極力排除されるようになっている。

請求項３に記載の発明は、前記媒体ノイズに係わる指標値は媒体ノイズの大きさとすることを特徴とする請求項１および請求項２における試験方法である。

請求項３に記載の発明によれば、媒体ノイズの大きさを、媒体から発せられるノイズの種類に限らず、例えば、ピーク値が閾値以上の値、あるいは、ノイズのレベルの平均値が閾値以上の値とすることができる。

請求項４に記載の発明は、ハードディスク用磁気ヘッド素子の試験装置であって、ヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタに所定のディジタル情報を書き込む手段と、前記ヘッド素子によって前記ディジタル情報を読み出す手段と、読み出された前記ディジタル情報をもとに前記セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値を算出する媒体ノイズ算出手段と、前記セクタの中で所定の閾値を超える前記指標値が算出されたセクタの識別子を記憶領域に記憶する手段と、前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタを試験に供されるセクタから除く手段とを有することを特徴とする試験装置である。

請求項４に記載の発明において、前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタを試験に供されるセクタから除く手段は、前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタを試験に供されるセクタとして使用禁止する手段であっても、あるいは、前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタにおける試験結果を無視する手段であっても構わない。例えば、前記識別子に対応するセクタを試験において使用しないようにする手段か、あるいは、試験において所定のディジタル情報を書込・読出するが測定結果には反映させないようにする手段である。

請求項５に記載の発明は、ハードディスク用磁気ヘッド素子の試験用プログラムであって、コンピュータをヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタに所定のディジタル情報を書き込む手段と、前記ヘッド素子によって前記ディジタル情報を読み出す手段と、読み出された前記ディジタル情報をもとに前記セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値を算出する媒体ノイズ算出手段と、前記セクタの中で所定の閾値を超える前記指標値が算出されたセクタの識別子を記憶領域に記憶する手段と、前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタを試験に供されるセクタから除く手段として機能させるためのプログラムである。

従来は、媒体の局所的な不良を考慮せずに試験を行っていたため、測定結果が悪くても、本当にヘッド素子が悪いのか、それとも媒体が悪いのか、信号回路系のノイズによるものなのか切り分けることが困難であったが、本発明によって、試験領域の局所的な媒体特性を求めることが可能となり、媒体ノイズの大きな、あるいは、媒体ノイズの多い被試験磁気ディスク媒体のセクタにおいて測定される値をヘッド素子の試験結果から除外することができ、媒体ノイズに係わる要因を極力少なくすることが可能となる。これにより、ヘッド素子の評価精度を向上させることができる。

磁気ディスク装置においては、媒体ノイズを抽出してそのレベルを測定する場合、例えば、磁気ヘッドを用いて磁気記録媒体に所定の信号を記録した後、前記磁気ヘッドによる再生信号をスペクトラム・アナライザにより信号帯域分測定して積分ノイズとして求め、この積分ノイズから回路系ノイズとヘッド系ノイズを除去して媒体ノイズを得ている。

磁気記録媒体上にライトヘッドで磁気的信号として書き込むと、その磁気的信号をリードヘッドで読み出した信号波形には、媒体ノイズ、リードヘッドやアンプなどを含む伝送系ノイズが含まれている。伝送系ノイズは電子ノイズと呼ばれる。電子ノイズと媒体ノイズをあわせたノイズをランダムノイズと考えると、ランダムノイズから電子ノイズを引けば媒体ノイズを求めることができる。

磁気記録媒体の特性を数値で表わすことのできる媒体特性指標として、媒体ノイズを媒体特性指標の１つと考えれば、媒体特性指標はデジタルサンプリングされた信号波形を用いて、

と表すことができる。

ここで、（ランダムノイズ誤差成分）＾２は、回転する磁気記録媒体に対し、ヘッド素子により磁気記録媒体の１回転ごとに信号の書き込みと読み出しを所定回数行ない、所定回数のサンプリングした出力波形を加算平均し、実際の波形と加算平均した波形の差分を２乗和することにより求めたものである。

また、（電子ノイズ誤差成分）＾２は、回転する磁気記録媒体に対し、ヘッド素子により磁気記録媒体の１回転ごとに信号の書き込みを行なった書込信号波形を所定回数サンプリングして加算平均し、実際の波形と加算平均した波形の差分を２乗和することにより求めたものである。

図１は、本発明によるデータ処理のフロー例を示す。
ここで用いるヘッド素子はリードヘッドとライトヘッド両方を備えたヘッド素子であるとする。

まず、試験信号のデータをヘッド素子を介して試験に供せられる磁気記録媒体上の書込トラックを指定して磁気記録媒体の１回転（１周）内で書き込む（Ｓ１）。

書き込まれたデータを、ヘッド素子を用いて１周内に所望のＮセクタ分から読み出す（Ｓ２）。既に書き込まれたデータに対して同様にＭ周分読み出し、サンプリンクして同一セクタ内ごとに読出波形を加算平均する（Ｓ３）。このようにして加算平均された読出波形（読出波形Ａとする）は、電子ノイズがキャンセルされた波形となる。

また、試験信号のデータをヘッド素子を介して試験に供せられる磁気記録媒体上の書込トラックを指定して磁気記録媒体の１回転（１周）内で書き込む（Ｓ４）。

書き込まれたデータを、ヘッド素子を用いて１周内に所望のＮセクタ分から読み出す（Ｓ５）。つぎに、新たに磁気記録媒体の１回転（１周）内で書き込み、ヘッド素子を用いて１周内に所望のＮセクタ分から読み出す。これを同様にＭ周分繰り返し、サンプリンクして同一セクタ内ごとに読出波形を加算平均する（Ｓ６）。このようにして加算平均された読出波形（読出波形Ｂとする）は、媒体ノイズと電子ノイズが共にキャンセルされた波形となる。読出波形Ｂと読出波形Ａの差分から媒体ノイズ成分だけが取り出せる。

このように、本発明では、真の信号波形にランダムノイズが重畳されているとき、加算平均することで真の信号波形が求まることを利用し、どのようにして各ノイズ成分をキャンセルし、あるいは各ノイズ成分を取り出すかを行なうかにより、本実施例では媒体ノイズの取り出しを行なった。

図２には、本発明による試験装置の一実施例を示す。試験装置として、ハードディスク装置のヘッドとディスクの自由な組合せを行なって記録・再生試験をできるようにしたスピンスタンドと呼ばれる装置や、あるいはサーボトラックライタを用いた試験装置を利用したものであっても構わないが、図２により、一実施例を説明する。

スピンドルモータ５に取り付けられた磁気ディスク媒体１に対し、例えば、書込ヘッドとＧＭＲ素子を用いた読取ヘッドを組み込んだヘッド素子を取り付けた磁気ヘッド２を浮上させ、磁気ヘッド２はシークを含むポジショニングを行なうためのポジショナ４に搭載されている。電源およびコントローラ６はスピンドルモータ５やポジショナ４の駆動制御用のドライバ回路、コンバータ、電源装置等から成っている。磁気ヘッド２は信号処理を行なうためのヘッドアンプ３、Ｒ／Ｗチャネル７に接続され、さらに、ＣＰＵ（図示省略）を内蔵した制御装置８に接続されている。メモリ９には、試験機に用いる各種プログラムやデータ処理のための一時記憶領域を有する。

図３は、本発明による評価量と測定値との関係を示す。

図３において、横軸は、本発明に供せられる磁気ディスク媒体のセクタ番号を示し、説明のため、３２セクタまでしか示していないが、通常の磁気ディスク媒体であれば、２００以上のセクタを有する。図示されている折れ線グラフは２つのグラフを示している。評価値と記されたグラフは磁気ディスク媒体の特性指標を数値で表した評価値であり、本発明においては媒体ノイズである。ここでは、モデル的に示してあるが、媒体ノイズの大きさを特性指標としているので、この値は小さい方が媒体特性が優れているとする。媒体ノイズにあっては、セクタ毎にさらに細かなビット位置におけるノイズ成分の積分値でプロットするとセクタ単位でのノイズの大きさが得られこれをセクタ単位で平均したものをプロットしてある。

一方、測定値と記されたグラフは、実際にヘッド試験を行なったときの媒体ノイズの影響を受けやすい試験項目における測定値の一例である。測定値がセクタ＃８、セクタ＃１２、セクタ＃１８、セクタ＃１９において大きいのは、媒体ノイズが重畳した磁気信号をヘッドが拾っていると解釈される。

このように、いくつかの媒体ノイズに影響を受けやすい試験項目においては、媒体ノイズが測定データに重畳されて、ヘッド素子の特性があたかも悪いような結果となるため、この場合は、あらかじめ、これらの試験項目においては、セクタ＃８、セクタ＃１２、セクタ＃１８、セクタ＃１９を試験領域から除くことにより、信頼性の高いヘッド素子試験が行なわれる。

本発明によるデータ処理のフロー例 本発明による試験装置の一実施例 本発明による評価量と測定値との関係

符号の説明

１ 磁気ディスク媒体
２ 磁気ヘッド
３ ヘッドアンプ
４ ポジショナ
５ スピンドルモータ
６ 電源およびコントローラ
７ Ｒ／Ｗチャネル
８ 制御装置
９ メモリ

Claims (5)

1. ハードディスク用磁気ヘッド素子の試験方法であって、
   ヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタに所定のディジタル情報を書き込むステップと、
   前記ヘッド素子によって前記ディジタル情報を読み出すステップと、
   読み出された前記ディジタル情報をもとに前記セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値を算出するステップと、
   前記セクタの中で所定の閾値を超える前記指標値が算出されたセクタに対応する識別子を記憶領域に記憶するステップと、
   前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタを試験に供されるセクタとして使用禁止するステップとを有することを特徴とする試験方法。
2. ハードディスク用磁気ヘッド素子の試験方法であって、
   ヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタに所定のディジタル情報を書き込むステップと、
   前記ヘッド素子によって前記ディジタル情報を読み出すステップと、
   読み出された前記ディジタル情報をもとに前記セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値を算出するステップと、
   前記セクタの中で所定の閾値を超える前記指標値が算出されたセクタの識別子を記憶領域に記憶するステップと、
   前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタにおける試験結果を無視するステップとを有することを特徴とする試験方法。
3. 前記媒体ノイズに係わる指標値は媒体ノイズの大きさとすることを特徴とする請求項１および請求項２における試験方法。
4. ハードディスク用磁気ヘッド素子の試験装置であって、
   ヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタに所定のディジタル情報を書き込む手段と、
   前記ヘッド素子によって前記ディジタル情報を読み出す手段と、
   読み出された前記ディジタル情報をもとに前記セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値を算出する媒体ノイズ算出手段と、
   前記セクタの中で所定の閾値を超える前記指標値が算出されたセクタの識別子を記憶領域に記憶する手段と、
   前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタを試験に供されるセクタから除く手段とを有することを特徴とする試験装置。
5. ハードディスク用磁気ヘッド素子の試験用プログラムであって、コンピュータを
   ヘッド素子により試験に供される磁気記録媒体のトラック上のセクタに所定のディジタル情報を書き込む手段と、
   前記ヘッド素子によって前記ディジタル情報を読み出す手段と、
   読み出された前記ディジタル情報をもとに前記セクタごとの媒体ノイズに係わる指標値を算出する媒体ノイズ算出手段と、
   前記セクタの中で所定の閾値を超える前記指標値が算出されたセクタの識別子を記憶領域に記憶する手段と、
   前記記憶領域に記憶された前記識別子に対応するセクタを試験に供されるセクタから除く手段として機能させるための試験プログラム。

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