JP2006317446A - かく乱環境中の干渉分光法測定 - Google Patents

Abstract

【課題】スライダ製造過程を制御し、記録ヘッドが適正な高さで浮動することを保証するために、ヘッドと回転ディスク間の距離を正確に測定できるようにすること。
【解決手段】各実施形態で、かく乱状態環境中での干渉分光法測定手法が説明されている。かく乱状態環境（１０６）には、圧力変動及び／又は熱変動などの１つ以上の変動が含まれる。例えば、かく乱状態環境は光学浮動高試験装置中の回転ディスクにより生成される。１つの実施形態では、ある方法は第１ビーム（１０８）の光学経路と第２ビーム（１１０）の光学経路間の差を検出することが含まれる。第１ビームと第２ビームのうち１つ以上のビームをかく乱状態環境の近傍のシュラウド（１１４）に筐体収容される。該方法では、更に、かく乱状態環境の近傍のシュラウドに窓（１１６）を連結することができる。例えば、かく乱状態環境の悪影響を削減するためである。
【選択図】図１

Description

本書記載の分野は一般的に干渉分光法測定に関するものである。１つの実施形態では、本書記載の手法では記憶装置用の干渉分光法測定が提供されている。

ハードディスクなどのある種の記憶装置では、ヘッドは回転するディスクの近くに保たれている。そのヘッドにより、データのビットを読取り及び／又は書込むためにディスクへの（物理的でなく）磁気的アクセスが可能となる。ヘッドがディスク表面に触れると、そのディスクに磁気的に記憶されたデータが破壊され得る。また、ヘッドが回転ディスクに物理的に接触すると、ヘッドの破損が生じる。現行のある種のハードディスク装置では、ディスクは毎分数千回転（ＲＰＭ）の速度で回転するので、ヘッドと回転ディスクが物理的に接触すると両者に大幅な破壊が発生し得るのである。

ハードディスク装置の特定の面積内に可能な限り多くのデータを記憶させるために、ヘッドと回転ディスク間の距離は益々小さいものとなっている。その故に、スライダ製造過程を制御し、記録ヘッドが適正な高さで浮動することを保証するために、ヘッドと回転ディスク間の距離の正確な測定が必要である。

ハードディスク装置の特定の面積内に可能な限り多くのデータを記憶させるために、ヘッドと回転ディスク間の距離は益々小さいものとなっている。その故に、スライダ製造過程を制御し、記録ヘッドが適正な高さで浮動することを保証するために、ヘッドと回転ディスク間の距離の正確な測定が必要である。

様々な実施態様で、かく乱状態環境中での干渉分光法測定手法が説明されている。かく乱状態環境には、圧力変動及び／又は熱変動などの１つ以上の変動が含まれる。例えば、かく乱状態環境は光学浮動高試験装置中の回転ディスクにより生成される。

１つの実施態様では、ある方法は第１ビームの光学経路と第２ビームの光学経路間の差を検出することが含まれる。第１ビームと第２ビームのうち１つ以上のビームをかく乱状態環境の近傍のシュラウドに筐体収容される。例えば、かく乱状態環境の悪影響を削減するためである。該方法では、かく乱状態環境の近傍のシュラウドに窓を連結することができる。例えば、かく乱状態環境の悪影響を更に削減するためである。

別の実施態様では、ある装置は第１ビームの光学経路と第２ビームの光学経路間の差を決定する検出器が含まれている。第１ビームと第２ビームのうち１つ以上が第１物体と第２物体からそれぞれ反射される。代替的には、それらビームのうち１つは内部基準ビームであっても良い。該装置は、かく乱状態環境近傍の第１ビーム及び第２ビームを筐体収容するシュラウドを更に含んでいても良い。

本発明の実施形態の更なる利点、目的、及び特徴は下記の詳細な説明に部分的に記載されている。上記の一般的説明及び下記の詳細な説明の両者は、本発明例示の実施形態に過ぎず、それらは本発明の実施形態の性質及び特性の概要又は枠組みを与えるために図られているものであると理解されたい。

発明の様々な実施形態を例示し、記述と共に本発明の原理と作用を説明するために図られている。図面では、参照番号のうち左端の数字（単数又は複数）は、その参照番号が最初に現れる図面を特定するものである。異なった図面での同一の参照番号の使用は、同様又は同一の項目を表す。
下記の説明では、本発明の実施形態の周到な理解を与えるために幾多の具体的詳細が記載されている。本発明の諸実施形態は、これらの具体的詳細のうちあるもの、あるいはその全て無しに実施できる。他の例では、本発明を必要以上に難渋なものとしないために、周知のプロセス作用の詳細は省略されている。

また、明細書で「１つの実施形態」又は「ある実施形態」としているのは、該実施形態に関連して記述されている特定の特徴、構造、又は特性が少なくともある実施に含まれているとの意味である。明細書中の各所で「ある実施形態中」という句が現れても、それは必ずしも同一の実施形態を指すものではない。

図１は、ある実施形態による光学浮動高試験システム１００の部分の概略図である。システム１００には、ガラス試験ディスクなど、電磁放射に対して透明な回転ディスクが含まれている。スライダ１０４がディスク１０２に近接しており、例えばディスクから数ナノメートル以内にある。ある実施形態では、スライダはＡｌＴｉＣ （アルミナ・チタン・カーバイド）であっても良い。ディスク１０２は、ハード・ディスク装置中の実際の回転ディスクを模擬するために比較的高いＲＰＭで回転している。ディスク１０２の回転によって、ディスク１０２に近接する環境（１０６）がかく乱される。かく乱状態環境１０６は乱流であっても良いし、より一般的には、圧力及び／又は温度変動を受ける環境であっても良い。

図１に示すように、１つ以上のビーム（１０８と１１０）がディスク１０２を通過して、ディスク１０２（１０８）の底とスライダ１０４（１１０）から反射される。ビーム１０８とビーム１１０はコリメートされている。本書で更に論じられるように、ビーム１０８とビーム１１０間の光学経路差を利用してディスク１０２とスライダ１０４間の間隙を測定できる。例えば図２及び図３を参照。ビーム１０８とビーム１１０間の経路差は、回転ディスク１０２の上方の空気の温度及び／又は圧力変動の影響を受ける。その理由はそれぞれにより空気屈折率の望ましからぬ変化が生じるからである。それらのビームが異なった、例えばより少ない相関の、温度及び／又は圧力の非均一状態を通過する際、ビーム１０８とビーム１１０間の物理的分離が増加するにつれ温度及び／又は圧力変動の影響は増大する。

システム１００は、ビーム１０８とビーム１１０の焦点をディスク１０２の底面及び／又はスライダに合わせるための対物レンズ１０４を備えていても良い。ディスク１０２とスライダ１０４間には数ナノメートル以下の範囲の間隙があるので、１つの実施形態ではビーム１０８とビーム１１０の焦点を同一の焦点面に合わせるためにレンズ１１２が使用される。対物レンズは凹形（又は凸形）、或いは半凹形（又は半凸形）などの、適正な形状であればどのような形状であっても良く、レンズ１１２をディスク１０２の回転面に対して実質的に垂直な平面で移動させることにより調整できる。同レンズは、ガラス、石英、溶融シリカ、あるいはそれらの組合わせで作製したもので良い。また、各ビーム（１０８及び／又は１１０）に対して１個のレンズなど、様々な実施形態で複数のレンズを使用しても良い。

ディスク１０２の近傍に存在する（例えば、ディスク１０２の回転による）環境さく乱の悪影響を削減するために、本システムには更に、シュラウド１１４が備えられていても良い。シュラウド１１４は、例えば測定再現性の向上などのために、前述の非均一状態を削減する。シュラウド１１４は、測定再現性を２つの方法で改善できる。第１に、かく乱環境１０６中での移動距離を減少せしめ、ビーム１０８とビーム１１０間の光学経路差へ対する温度及び／又は圧力非均一性の寄与度を削減する。第２に、シュラウド１１４はビーム１０８とビーム１１０が横断する光学経路の均一性を向上させる。例えば、シュラウド１１４の存在により検出器（例えば図２の検出器２１２）と回転ディスク１０２の間に、ほぼ層流となる気流を生じさせ、かく乱環境１０６の悪影響を大幅に削減する。また、シュラウド１１４中に存在する気体の容量を圧力及び／又は温度制御して実質的に恒温環境を生み出すことができる。１つの実施形態では、シュラウド１１４をレンズ１１２に取付けることができる。例えば、密閉環境を提供し及び／又は組立て又はマウントの容易化を図ることができる。

更に、シュラウド１１４をオプションである窓１１６に連結しても良い。窓１１６は、例えばディスク１０２の回転により生成された空気流（または他のガス）がシュラウド１１４に入り込み、シュラウド１１４の内部の空気（または他のガス）の体積が変動するのを制限したり防止するなど、環境かく乱１０６の悪影響を更に削減させるためにかく乱環境１０６の近傍でシュラウド１１４に連結しても良い。シュラウド１１４上の窓１１６の存在により、検出器（例えば図２の検出器２１２）と回転ディスク１０２間にほぼ層流となる気流の生成が助成され、その結果かく乱環境の悪影響が更に低減する。１つの実施形態では、窓１１６をディスク１０２の近傍に配置し、システム１００の安全な動作に支障をきたさない程度に近くしても良い。例えば、窓１１６とディスク１０２が近接していることにより、ビーム１０８とビーム１１０が伝播する定常気流（例えば内部空気）の割合が増加し及び／又は気流の閉込めが増加し、ビーム１０８とビーム１１０による横断のかく乱（１１６）により生成される測定ノイズが低下し、例えばかく乱領域（１１６）中のガス（例えば空気流）の温度及び／又は圧力の均一化を図ることができる。

窓１１６は（電磁放射に対して）透明で、反射防止被覆を有するものであっても良い。窓１１６は、ガラス、溶融シリカ、石英、あるいはそれらの組合わせなど、どのような適正な材料で作製しても良い。更に、例えばビーム１０８とビーム１１０の反射を削減するめに、窓１１６をディスク１０２（図示せず）に対して傾けておいても良い。また、１つの実施形態では、窓１１６は１つのレンズであっても良い。

図１を参照して説明したビーム１０８とビーム１１０など、１つ以上のビームを生成し及び／又は方向付けるシステム２００の実施形態を図２に示す。１つの実施形態では、図１のシステム１００と図２のシステム２００を組合わせて、距離の精密な決定用に波（電磁波など）の間の干渉を利用する干渉計を提供できる。１つの実施形態では、システム１００とシステム２００を使用して、記録ヘッド・スライダの浮動高を試験する前にディスク１０２とスライダ１０４間の間隙を測定できる。

放射源２０２は、レーザービームなどの電磁波を放射する。従って、ソース２０２はレーザーダイオードであっても良い。また、ある実施形態では複数の放射源を使用しても良い。ソース２０２が供給する放射線は、ソース２０２内のコリメーション・レンズを通過し、コリメート・ビーム２０６をビーム・スプリッタ２０８に向ける。コリメート・ビームは、板状のビーム・スプリッタ２０４を通過するが、同ビーム・スプリッタは反射ビームを検出器２１２に偏向させることに使用される。ビーム・スプリッタ２０８はビーム２０６を分割して、図１を参照して説明されたビーム１０８とビーム１１０を提供する。ビーム・スプリッタ２０８には、Ｗｏｌｌａｓｔｏｎプリズムなど、適正な偏光子が備えられており、ビーム２０６を分割する。１つの実施形態では、図２中の各矢印は、図２を参照して説明されたモジュール間の各ビームの方向を示すものである。

図１のディスク１０２及びスライダ１０４がビーム１０８とビーム１１０を反射した後、これらビームの反射は、ビーム・スプリッタ２０８を通して再合成され、ビーム・スプリッタ２０４により反射させられ、またオプションとして図２に示すミラー２１０により反射させられる。検出器２１２がそれらの反射を受取り、ビーム１０８とビーム１１０の光学経路間の空間差を検出する。図２に示すように、ビーム１０８とビーム１１０はビーム・スプリッタ２０８を通過してそれら自身の経路を再び辿る。１つの実施形態では、焦点の合っていない各光線（図１のレンズ１１２による焦点合わせが行われてない光線）は収束し、検出器２１２に到達しない。従って、ビーム１０８とビーム１１０間の光学経路差を利用して、図１のスライダ１０４とディスク１０４の底との間の間隙を測定できる。

図３は、かく乱環境中の物体間の間隙を測定するための方法３００のある実施形態の流れ図である。例えば、方法３００は、図１のかく乱環境１０６中のスライダ１０４とディスク１０４の底との間の間隙を測定するために利用できる。ソース・ビーム（例えば図２のビーム２０６）が生成（３０２）される。例えば、図２のソース２０２によって生成される。ソース・ビーム（２０６）は、図２のビーム・スプリッタ２０８などのビーム・スプリッタにより分割（３０４）される。１つ以上のビーム（図１のディスク１０２の底とスライダ１０４から反射されたビーム１０８とビーム１１０など）が検出器（例えば図２の検出器２１２により受取られる。それらビーム（例えば図１のビーム１０８とビーム１１０）の光学経路間の差が検出（３０８）される。例えば、図１のディスク１０２の底とスライダ１０４間の間隙を測定するためである。

図１及び図２のシステム１００及びシステム２００では外部基準ビーム（例えばディスク１０２の底から反射されるビーム１０８）の使用が論じられているが、ディスク１０２の位置は十分正確に知られているので、図１のスライダ１０４の位置を決定するために内部基準ビームを使用できる。例えば、図２の検出器２１２へ内部的あるいは外部的に供給される基準ビームである。

説明及び請求項では、用語「連結」及び「接続」とそれらの派生語が使用される。本発明にある実施形態では、「接続」が使用されているが、それは相互に直接物理的に接触した複数の要素を表す。「結合」とは、複数の要素が直接物理的に接続した状態を表すが、「結合」は、複数の要素が直接物理的に接触してはいないが、それらが相互に協力でき、相互作用可能であることも意味するものである。

実施形態は構造的特徴及び／又は方法論的行為に特定の表現で記述されたが、特許請求範囲の対象となる主題は、記述された特定の特徴や行為に限定されるものではないと理解されたい。むしろ、特定の特徴や行為はさまざまな実施形態を実現するための見本形体として開示されるものである。本発明は具体的な１つ以上の実施形態に関連して上記のように記述されたが、本発明は１つの実施形態に限定されるように意図されるものではないと理解されたい。本発明は、添付の請求項で定義された発明のように、本発明の精神と適用範囲内で包含し得る代替、変更、及び同等のものを網羅することをその意図とする。

１つの実施形態に基づく、光学浮動高試験システムの部分の概略図である。 図１に関して論じられたビームなど１つ以上のビームを生成及び／又は検出するシステムの実施形態を例示するものである。 かく乱状態環境中の各物体間の間隙を測定する方法の実施形態の流れ図である。

Claims (20)

1. 第１ビーム（１０８）の光学経路と第２ビーム（１１０）の光学経路間の差を決定するための検出器（２１２）と、
   かく乱環境（１０６）近傍の第１又は第２ビームのうち１つ以上を筐体収容するシュラウド（１１４）と
   を含むことを特徴とする装置。
2. 請求項第１項記載の装置で、放射源（２０２）により生成された単一ビーム（２０６）を第１ビームと第２ビームに分割するビーム・スプリッタ（２０８）で更に構成されていることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 該かく乱環境が１つ以上の圧力変動や熱変動を含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
4. 該かく乱環境が乱流環境であることを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 該シュラウドはかく乱環境の影響を減少せしめるものであることを特徴とする請求項１記載の装置。
6. 該かく乱環境は、第１ビームを反射する少なくとも１つの物体（１０２、１０４）の近傍にあることを特徴とする請求項１記載の装置。
7. 該かく乱環境に近傍で、該かく乱環境の影響を低減せしめるために該シュラウドに結合されている窓（１１６）を更に含むことを特徴とする請求項１記載の装置。
8. 該第１ビームと第２ビームの焦点合わせを行う対物レンズ（１１２）で更に含むことを特徴とする請求項第１項記載の装置。
9. 第１ビームと第２ビームのうち少なくとも１つのビームが外部基準ビームであることを特徴とする請求項１記載の装置。
10. 第１ビーム或いは第２ビームのうち少なくとも１つのビームが内部基準ビームであることを特徴とする請求項第１項記載の装置。
11. 第１ビームの光学経路と第２ビームの光学経路間の差を検出し、
    かく乱環境に近傍のシュラウド中に、第１ビームと第２ビームのうち１つ以上のビームを筐体収容する、
    ことを含むことを特徴とする方法。
12. 該差の検出は、第１ビームを反射する第１物体と第２ビームを反射する第２物体間の間隙の測定を可能とすることを特徴とする請求項１１記載の方法。
13. 該かく乱環境は、第１ビームを反射する物体の移動により生成されることを特徴とする請求項１１記載の方法。
14. 窓をシュラウドに連結することを含み、該窓は、該物体近傍に配置され、安全な動作で許される程度に近く配置されていることを特徴とする請求項１３記載の方法。
15. 該差の検出は、透明ディスク上方のヘッド浮動高を測定することを特徴とする請求項１１記載の方法。
16. 該かく乱環境は、回転ハード・ディスクにより生成されることを特徴とする請求項１５記載の方法。
17. 該かく乱環境に近傍の該シュラウドへ窓を連結することを更に含むことを特徴とする請求項１１記載の方法。
18. 第１物体及び第２物体間の間隙を測定するシステムで、該第１物体と第２物体のうち少なくとも１つの物体がかく乱環境に近傍であり、該システムは、
    第１物体により反射される第１ビームの光学経路及び第２ビームの光学経路間の差を検出する検出器と、
    該かく乱環境に近傍の第１ビームと第２ビームのうち１つ以上を筐体収容するシュラウドと、
    該かく乱環境に近傍の該シュラウドに連結された窓と
    を含むことを特徴とするシステム。
19. 該第２ビームは内部基準ビームであることを特徴とする請求項１８記載のシステム。
20. 該検出器は、第１ビームの光学経路と第２物体により反射される第２ビームの光学経路間の差を検出することを特徴とする請求項１８記載のシステム。

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