JP2006344368A - 磁気ヘッド位置検出機能付きディスク特性評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気ヘッドのコア部に極力近い位置を直接センスし、その位置情報をフィードバック制御することで、位置決め精度を向上する磁気ディスク特性評価装置。
【解決手段】 磁気ディスク１２の周囲に、磁気ヘッド１を先端に備えたヘッドクランプ１８をヘッドロード機構に設けた粗動ステージ１４を搭載したステージを有する磁気ヘッドディスク特性評価装置において、ヘッドクランプ１８の磁気ヘッド１を保持するピエゾステージと、ヘッドクランプ１８の上に照射面を向けたレーザヘッド１７と、ピエゾステージの取り付け面の裏面に一定間隔の遮光縞を被膜に蒸着して形成した反射型スケール２２とをヘッドクランプ１８に備える。そして、反射型スケール２２からの反射光から磁気ヘッド１の磁気ディスク上の位置を検出し、該検出値と基準トラック位置との誤差信号でヘッドクランプ１８を制御する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハードディスク装置の基幹部品である磁気ディスク、磁気ヘッドの電磁変換特性を測定するディスク特性評価装置に関し、より詳しくは磁気ディスク上の所定のトラック位置に磁気ヘッドを位置決めし、記録再生特性を測定する試験装置としてのディスク特性評価装置に関する。

近年のハードディスク装置の特性向上につれて、その基幹部品である磁気ディスク、磁気ヘッドの電磁変換特性を測定する評価装置の性能向上を図る必要がある。

特に、磁気ディスクのトラック密度の増大につれて、評価装置の磁気ヘッドのコア幅は狭くなる傾向にあり、正確な測定を行なうためには評価装置自体のトラック位置決め精度の向上が不可欠である。

そこで、従来はパルスモータ等で駆動される粗動ステージ上にピエゾ素子を用いた微動ステージを組合わせることにより、磁気ヘッドの位置決め精度の向上が図られている。

さらには、熱ドリフトによるオフトラックを補正するため、ハードディスク装置で公知となっているサーボバースト信号による閉ループフィードバックシステムを付加した試験装置も提案されている。

例えば、この種のディスク特性評価装置の従来例として、図１０に示されるヘッド・ディスクテスターが提案されている（特開２０００−３２２８５０）。図１０において、４３は基盤（ベース）であり、水平な（Ｘ軸）レール３６および３８に沿って矢印Ａの方向にガイドされる往復台３０（粗動ステージ）を支える。

この往復台３０は、内部リング３３を支え、往復台３０の水平面の座標系のＸおよびＹ軸の交点の周りに中心を持つ外部リング３５を支える。

内部リング３３は、テストされる磁気ヘッド３４を持った磁気ヘッド支持３２を保持する（または、移動させる）。

また、往復台３０は、ステップモータ３９により（水平面のレール４１Ｂ及び４１Ｃ上をＸ方向にスライド可能な）中間ブロック４１Ａに結合した親ネジ４１を介して矢印で示される方向に直線上に駆動される。

往復台３０は、次にピエゾアクチュエータ３７によって、ブロック４１Ａに対してＸ方向に駆動される。もう一つのステップモータ（図示せず）は、外部リング３５および往復台３０に対して（Ｚ軸のまわりに）、内部リング３３、磁気ヘッド支持３２、および磁気ヘッド３４を回転させるために使用される。

直線エンコーダー４０および４２は往復台３０の両側に配置される。各エンコーダーは、静止部分すなわち基盤４３に付けられた部分４０ａおよび４２ａと、可動部分すなわち外部リング３５に付けられた部分４０ｂおよび４２ｂとの２つの部分から成る。

磁気ヘッド３４の現在の位置は、エンコーダ４０および４２の読み取り値の相加平均により得られる。

その他に、基盤４３に取り付けられているものは、磁気ディスク３１を垂直軸の周りで回転させられるスピンドル４４である。スピンドル４４の光学エンコーダー（図示せず）は、磁気ディスク３１の角度の配置に対応した一連のセクターパルスを発生する。

図１１は従来例における位置制御器４９の構成を示したものである。図１１の詳しい説明は省略するが、熱ドリフトを補正するために前もって磁気ディスクに記録されるサーボバースト情報の検知出力（サーボ分析器４５からの出力）と、往復台３０の位置を示す直線エンコーダー４０，４２からの信号が演算され、その結果とをピエゾアクチュエータ３７に入力し、該ピエゾアクチュエータ３７により往復台３０を駆動する構成となっている。

すなわち、本従来例においては、磁気ディスクに記録されるサーボバースト情報（第２の情報源）と、往復台３０の位置を示す直線エンコーダー４０，４２からの信号である磁気ディスクに対する磁気ヘッドの位置（第１の情報源）の２つの情報源信号がフィードバックループとして使用される。

第１の情報源である直線エンコーダーからの信号は、熱ドリフトがない状態での磁気ディスクに対する磁気ヘッドの位置を反映している。

また、第１情報源の動作範囲は比較的広く、磁気ディスク全体をカバーしている。この第１の情報源は、磁気ヘッドを一つの記憶場所から他の場所へ移動させるために使用される。

さらに、第２の情報源であるテストしているディスクのサーボ信号（サーボバースト情報）は全ての温度状態において、磁気ディスクに対する磁気ヘッドの位置を反映する。

第２情報源の動作範囲は比較的狭く、磁気ディスクのトラック近辺をカバーし、この情報源は磁気ヘッドを指示（または、命令）された位置に保持するために使用されていた。

しかしながら、磁気ディスクのトラック密度が増大するにつれて、従来例が目的としている熱ドリフトによるオフトラックを補正するだけでは不十分である。

例えば、気流、振動等あらゆる外乱要因の影響を除去するため、個々のセクターごとに磁気ヘッドを記録トラックに追随させ、ディスクとヘッドの相対的位置決め誤差をさらに低減することが望まれている。

ところが、上記記載の従来例においては、磁気ヘッド３４の搭載される往復台３０は、内部リング３３および外部リング３５を支えており、これがピエゾアクチュエータ３７により駆動されるわけであるから、ピエゾアクチュエータ３７の負荷質量は非常に大きくなり、その結果としてピエゾアクチュエータ３７（磁気ヘッド）を高速度に、かつ精度良く駆動することは難しいので、その結果磁気ヘッドの位置を精度よく制御することが難しいという課題があった。

また、この例におけるピエゾアクチュエータ３７自身の質量も比較的大きいため、これも応答性を損なう一因となっていた。

さらに、磁気ヘッド３４の位置決めに関しても、往復台３０の位置を検出する直線エンコーダー４０，４２は磁気ヘッド３４の位置とは距離的に離れており、機構系の発生する振動や外乱振動の影響によって直線エンコーダー４０，４２による往復台３０の位置決め精度が、必ずしも磁気ヘッド３４の位置決め精度とはならないという課題があった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は磁気ヘッドのコア部に極力近い位置を直接センスし、その位置情報をフィードバック制御することで、位置決め精度を向上する磁気ディスク特性評価装置を得ることを目的とする。

本発明の磁気ヘッド位置検出機能付き磁気ディスク特性評価装置は、磁気ディスクの周囲に、磁気ヘッドアセンブリーを先端に備えたヘッドクランプをヘッドロード機構に設けた粗動ステージを搭載するディスク特性評価装置において、前記ヘッドクランプには、前記磁気ヘッドアセンブリーを保持するピエゾステージ部における前記磁気ヘッドセンブリーが取り付けられた前記ピエゾステージの取付け面の裏側に、一定間隔の遮光縞を被膜に蒸着して形成してた反射型スケールを備え、かつ、前記反射型スケールの遮光縞に、所定の間隔で送受面が対向するように前記粗動ステージの所定箇所に固着されたレーザヘッドとを備え、前記レーザヘッドから照射されて前記反射型スケールから反射される反射光に基づいて、前記磁気ヘッドアセンブリーの前記磁気ディスク上の位置情報を検出し、該検出値と基準トラック位置との誤差信号で前記ヘッドクランプを制御する精密位置決め手段とを備えたことを要旨とする。

例えば、複数の同心円状のトラックを備えた磁気ディスクを載置して回転させるスピンドル機構をベースに搭載すると共に、前記磁気ディスクの周囲に磁気ヘッドアセンブリーを先端に備えて前記磁気ディスクの所定のトラック位置に前記磁気ヘッドアセンブリーを位置決めするヘッドクランプを着脱自在にヘッドロード機構に設けた粗動ステージと、前記磁気ヘッドアセンブリーの検出信号の内で前記トラックに記録されているサーボバースト信号を基にして前記トラックに対する前記磁気ヘッドアセンブリーのポジションエラーを検出するポジションエラー検出器とを備えた本体部と、目標位置と前記粗動ステージの現在位置との誤差が小さくなるように制御信号を前記粗動ステージに送出する第１の制御系と、前記ポジションエラー検出信号を入力して前記ヘッドクランプの磁気ヘッドアセンブリーをトラッキングさせる第２の制御系とを備えた制御系部とを有する磁気ヘッドディスク特性評価装置であって、
前記本体部は、前記磁気ヘッドセンブリーが取り付けられた前記ピエゾステージの取り付け面の裏面側に設けられ、一定間隔の遮光縞を被膜に蒸着して形成した反射型スケールと、前記反射型スケールの遮光縞に送受面が対向し、前記反射型スケールからの反射光を受光可能に前記粗動ステージに固着されたレーザヘッドと、前記レーザヘッドが受光した前記反射型スケールからの反射光から前記磁気ヘッドアセンブリーの前記磁気ディスクとの位置を検出する検出器とを備える。

前記制御系部は、前記検出器が検出した磁気ヘッドアセンブリーの位置と目標トラック信号との誤差に応じた制御信号を前記ヘッドクランプに送出させる第３の制御系とを備える。

また、前記第２の制御系は、トラック追随モードに関連し、前記第３の制御系は精密位置決めモードに関連するものであり、マイクロスイッチを前記制御系部に備え、前記第３の制御系を選択して位置決めした後に、前記マイクロスイッチを前記第２の制御系を選択するようにすることで、精密位置決めモードからトラック追随モードに移行することができる。

以上のように、本発明によれば、磁気ヘッドのコア部（磁気ヘッドアセンブリー）に極力近い位置に配置されるピエゾステージに縞模様の反射型スケールを取り付け、粗動ステージ部に配置されたレーザヘッドからの光を反射型スケールに入射し、この反射光をレーザヘッドで受光し、この反射光に基づいて磁気ヘッドアセンブリーのトラックに対する相対的な位置を検出することで、磁気ヘッド位置を精密に制御することができる。

従来装置では不可能であった磁気ヘッド位置（ピエゾステージ位置）を直接センスすることを可能としたことで、従来より、格段に磁気ヘッドアセンブリーの位置決め精度を向上できるという効果が得られている。

さらに、ピエゾステージの可動部質量はＨＧＡを含めても高々２〜３ｇｒａｍ程度と非常に軽いため、位置決めサーボ系の帯域を広くとることが可能であり、個々のセクターごとに磁気ヘッドを記録トラックに高速に追随させることができる。

本実施の形態は、同心円状の複数のトラックを備えた磁気ディスクを回転させながら磁気ディスクあるいは磁気ヘッドの電磁変換特性の評価を行なうべく、所定のトラック位置に磁気ヘッドを位置決めするヘッドクランプをヘッドロード機構に着脱自在に設けると共に、前記ヘッドロード機構をベース上に設けられた粗動ステージ上に搭載して成るディスク特性評価装置において、
ピエゾ素子を駆動源とするアクチュエータおよび該アクチュエータを保持すると同時に該アクチュエータの変位を拡大する平行板ばね構造をなすピエゾステージが該ヘッドクランプに着脱可能なようにとりつけられる。

そして、ピエゾステージのディスク面と対向する面に磁気ヘッドアセンブリー（ＨＧＡ；Head Gimbal Assembly）を搭載し該ピエゾステージのディスクと対向しない反対面側に薄膜から成る反射型スケールが貼付される構成のマイクロアクチュエータを装備し、該反射型スケールと対向する位置にレーザ光を照射し、該反射型スケールによる反射光を検知するレーザヘッドが前記粗動ステージ上に固定配置される構成とした磁気ヘッド検出機能付き磁気ディスク評価装置である。

また、該磁気ヘッド位置検出機能付きディスク特性評価装置はヘッドの位置決め方式として、精密位置決めモードならびにトラック追随モードの二つのモードを有し、前記ピエゾ素子への駆動電圧は前記精密位置決めモードにおいては、前記反射型スケールからの反射光による情報によって決定され、前記トラック追随モードにおいてはデータ情報に先立って磁気ディスクに記録されるサーボバースト信号を再生ヘッドで読取り、その検出振幅をもとに演算されるポジションエラー信号からの位置情報によって、それぞれ決定されるようにする。

＜実施の形態１＞
以下、この発明の磁気ヘッド位置検出機能付きディスク特性評価装置の実施の形態について図面を参照して説明する。

図１は本実施の形態１の磁気ヘッド検出機能付きディスク特性評価装置の概略構成図である。図２は評価装置本体の斜視図である。

本実施の形態１のディスク特性評価装置は評価装置本体と電気回路とコンピュータと測定器とからなる。

評価装置本体は、ステージ１３にＸ−Ｙ方向に移動可能にされた粗動ステージ１４（１４ａはＸ軸、１４ｂはＹ軸）を設けている。粗動ステージ１４は磁気ディスク１２を中心にして左右対称に設けられている。この磁気ディスク１２はスピンドル９によって回転させられる。

また、粗動ステージ１４上にはヘッド機構部１５が連結され、ヘッド機構部１５（ヘッドロード機構ともいう）にはレーザヘッド部１７とヘッドクランプ部１８が取り付けられている。また、評価装置本体には、粗動ステージ１４の移動位置を検出する粗動ステージガラススケールと、粗動ステージ１４を移動させる粗動モータ１９を備えている。

さらに、ヘッドクランプ部１８の近傍には磁気ディスク１２に対して情報の記録・再生を行なう磁気ヘッド１に近接して配置されて磁気ヘッド１からの信号を増幅し、あるいは該磁気ヘッド１へ記録電流を供給するためのＲ／Ｗ用ＡＭＰ（図示せず）を備えている。

このヘッドクランプ部１８は、ヘッド取付部２０の支持部材であるピエゾステージ２１に位置検出用反射型スケール２２を取り付けている（図４参照）。

この位置検出用反射型スケール２２を付けたヘッドクランプ部１８については詳細に後述する。

また、電気回路部は、図１に示すように、評価装置本体の電気系とのインターフェース部２３と、リードライトコントローラ２４と、サーボコントローラ２６等からなる。

前述のサーボコントローラ２６は少なくともヘッド部用ＰＩＤ制御部２６ａと、スイッチ２６ｄとを備えている。

すなわち、ヘッドクランプ部１８のヘッド取付部２0のヘッド位置検出用の反射型スケール２２からの反射光に基づくヘッド位置検出信号又はポジションエラー検出信号のいずれか一方をスイッチ２６ｄによって選択し、選択したいずれかの位置検出信号と目標オフセット信号との誤差でヘッドクランプ部１８を制御する。

また、ヘッド部ＰＩＤ制御部２６ａは、コンピュータ２８からの目標位置と粗動ステージ１４側で検出した現在位置とによって粗動ステージ制御信号を生成して粗動ステージ１４のモータに送出する。

一方、ピエゾステージ２１の制御系は、精密位置決めモードならびにトラック追随モードの二つのモードを有し、精密位置決めモードにおいては、反射型スケール２２からの反射光によって磁気ヘッドアセンブリの位置が決定する。

また、トラック追随モードにおいてはデータ情報に先立って磁気ディスク１２に記録されるサーボバースト信号を再生ヘッドで読取り、その検出振幅をもとに演算されるポジションエラー信号からの位置情報によって決定され、このいずれかのモードをスイッチ２６ｄによって選択できるようにしている。

次に、本装置の模式的なハード構成を図３を用いて説明する。図３に示すように、ヘッド機構部１５には、磁気ディスク１２に対して情報の記録・再生を行なう磁気ヘッド１と、この磁気ヘッド１からの信号を増幅し、あるいは該磁気ヘッド１へ記録電流を供給するためのＲ／Ｗ用ＡＭＰ３と、 ヘッドクランプ部１８に固着されて磁気ヘッド１を動かすマイクロアクチェータ５と、マイクロアクチェータ５の先端に固着されたピエゾステージ２１に取り付けられたヘッド位置検出用の反射型スケール２２とを備えている。

また、ヘッド位置検出用の反射型スケール２２の上方にはレーザ光１６を照射して反射光を反射型スケール２２に検出させるためのレーザヘッド部１７と、レーザヘッド部１７からの出力と反射型スケール２２からのグレーティング信号とを入力して、補間、分割することで高分割能の位置パルスＤＥＴ（ヘッド位置検出信号）を出力するディテクタ２７とを備えている。

サーボコントローラ部２６は、マイクロアクチュエータ５の位置決めサーボを担う部分であり、スピンドルモータ９から出力されるＩＮＤＥＸ、ＳＥＣＴＯＲ信号をもとに、サーボ信号の記録時あるいは再生時に必要なゲート信号を発生するタイミング生成部２６ａと、サーボ信号を記録するためのパターン生成部２６ｂと、再生されたサーボ情報の振幅レベルを検出・演算し、ポジションエラー信号を出力するＰＩＤ制御部２６ｃと、コンピュータ２８との通信を制御するコントロール部２６ｄとから構成される。

測定器部２９は、記録データパターンを発生するデータジェネレータ、再生信号の各種パラメトリック測定を行なうディジタル・オシロスコープおよびオーバライト、Ｓ／Ｎ比等のスペクトラム解析をおこなうスペクトラムアナライザから成る。

図４は、本実施の形態のヘッドクランプ部の斜視図である。図４（ａ）は、ピエゾ素子７１および該ピエゾ素子７１を保持し、同時にピエゾ素子７１単体の変位を拡大する平行板ばね構造をなすピエゾステージ７３から構成されるマイクロアクチュエータ５を示す。

図４（ｂ），（ｃ）は、磁気ヘッド１をヘッドロード機構に取り付けるためのヘッドクランプ機構の一例を示したものである。図４（ｂ）において、ヘッドクランプ部１８の前方端にはピエゾステージ７３の基部７９がボルト８１により取り付けられおり、該ピエゾステージ７３の前方端側にヘッド取り付け部２０が設けられている。

このヘッド取り付け部２０には、サスペンション８５とサスペンション８５の先端部に設けられた磁気ヘッドコア８９とからなる磁気ヘッド１が着脱可能に取り付けられている。具体的には、同図（ｂ）に示すように磁気ヘッド１のサスペンション８５がヘッド取り付け部２０にネジ８７によって板ばね（図示省略）を介して取り付けられている。これにより、磁気ヘッド１による情報の記録・再生の機能が低下した場合、反射型スケール２２が装着されたマイクロアクチュエータ５を交換することなく磁気ヘッド１のみを取り替えるだけですむので、安価となる。

図４（ｃ）は、図４（ｂ）を上下逆さにして見た斜視図であり、ステージ２１のＨＧＡ取り付け面とは反対側の面に反射型スケール２２が配置される構成となっている。

すなわち、磁気ヘッド１が磁気ディスク１２に対して平行移動するとヘッドクランプ部１８の上方に、反射型スケール２２の遮光縞に対して送受面が対向するように粗動ステージ１４に固着されたレーザヘッド部１７からのレーザ光が、反射型スケール２２に照射され、この反射型スケール２２からの反射光がレーザヘッド部１７に受光される。

また、反射型スケール２２は、１μｍ程度のピッチで縞状の金属薄膜が基体（ポリカーボネイト）上に形成されたものである。

上記のように構成された磁気ヘッド位置検出機能付きディスク特性評価装置について図５のサーボ制御のブロック図を用いて以下に動作を説明する。

レーザヘッド部１７から発射された半導体レーザ光は反射型スケール２２に照射されて、このスケールからの反射光がレーザヘッド部１７に受光される。

この反射型スケール２２からの反射光に応じた信号が位置検出器（ディテクタ）２７により、検出されて高分解能の位置情報（ヘッド取付部２０と磁気ディスクとの相対位置）として出力される。

コンピュータ２８は、ヘッドを所定のトラック位置に位置させるための位置指令Ｘを送出する。

本発明における磁気ヘッド１の位置決めは、粗動ステージ１４とマイクロアクチュエータ５とによって行なわれる。粗動ステージ１４は、磁気ディスクの最内周トラック位置から最外周トラック位置までの比較的広い範囲をカバーするのに対し、マイクロアクチュエータ５は記録トラック位置を中心として、±数トラック分のオフトラック位置までの比較的狭い領域をカバーする。

本位置決め制御系は全体で３つのフィードバックループ系から構成され、２つのモードすなわち精密位置決めモードおよびトラック追随モードを有する。

図５において、第１のループは、粗動ステージ１４の位置決めを行なうフィードバックループである。第２および第３のループはマイクロアクチュエータ５の位置決めに関わるフィードバックループである。該第２および第３のループはスイッチ２６ｄによって切換えられる。

精密位置決めモードにおいては、磁気ヘッド１の位置決めは第１および第２のフィードバックループを用い、粗動ステージ１４とマイクロアクチュエータ５によって行なわれる。

一方、トラック追随モードにおいては、第１および第３のフィードバックループが用いられるが、主に再生ヘッド１からのサーボバースト情報の検出振幅をもとに第３のフィードバックループによって行なわれる。

以下、それぞれのモードについて詳しく説明を加える。

精密位置決めモードにおいては、コンピュータ２８の位置決め処理部２８ａが粗動ステージ１４に対する位置指令Ｘを出力する。粗動ステージ１４には、その現在位置Ｘｐを検出するためのガラススケール５３が設けられている。

このガラススケール５３は、粗動ステージ１４に配置される可動部と、基盤（ベース）上に配置される固定部とからなり、粗動ステージ１４の現在の位置Ｘｐを出力する。

次に、第１の加算器５５は前記位置指令Ｘと粗動ステージの現在位置Ｘｐを比較し、その差が小さくなるようにするための誤差信号をＰＩＤ制御部２６ｂに送出してＰＩＤ制御された制御信号を粗動ステージ駆動モータ５７に送出する。これによって粗動ステージ１４は移動する。

この第１の加算器５５は位置指令Ｘと現在位置Ｘｐの差が、所定の値（例えば、２０ｎｍ）以内にはいると、粗動ステージ１４の位置決めは完了と判断する。

上述した粗動ステージ１４の前述の位置決め動作中においては、スイッチ２６ｄは接点１の方に接続されており、同時にコンピュータ２８はマイクロアクチュエータ５に対するオフセット指令としてΔＸ＝０を第２の加算器６７に送出する。

したがって、マイクロアクチュエータ５はその可動ストローク範囲の中央位置を保持するようにＰＩＤ制御されている。

そして、粗動ステージ１４の位置決めが完了した時点で、磁気ヘッド１の位置決めが完了することになる。

すなわち、実際の磁気ヘッド（ヘッド取付台２０、ピェゾステージ２１）の位置を反射型スケールからの情報によって検出して、その検出位置が位置指令に一致するように精密な位置制御がおこなれる。

磁気ヘッドの位置決めが完了した後、例えばトラックプロファイルを高速に測定する目的に対しては、マイクロアクチュエータ５（ピエゾステージ）に対するオフセット指令ΔＸの可変範囲を指定し、各々のΔＸに対して再生出力のＴＡＡ（Track Average Amplitude）を測定する操作が行なわれる。

一方、トラック追随モードにおいてはスイッチ２６ｄは接点２に切換えられ、マイクロアクチュエータ５の駆動電圧は第３のフィードバックループによって再生ヘッド１からのサーボバースト信号振幅の検出結果をもとに決定される。

図６に最も代表的なサーボバーストパターン信号の例を示す。各セクターには、記録再生特性を評価すべきデータ列に先立ってトラック方向にオフセットしたサーボバースト信号Ａ，Ｂが記録される。図６（ａ）は磁気ディスクに記録されるバースト信号とデータ列の相対的な位置関係を示したものであり、横軸がディスク円周方向（時間軸と一致）、それと直交する方向がディスク半径方向（トラック方向）を示す。図６（ｂ）は、オフトラック量ΔＸに対して、各バーストの検出振幅Ｓａ，Ｓｂの変化を示したものである。

また、図６（ｃ）は、ポジションエラー信号として例えばＳａ−Ｓｂを用いたときのオフトラック量ΔＸに対する変化を示す。

図６（ａ）の例では、記録トラック幅をＴｗとしたとき、それぞれ＋Ｔｗ／２，−Ｔｗ／２だけオフトラックした位置にバースト情報が記録されている。

磁気ヘッド１がオントラック位置にある場合には、バーストＡとバーストＢの再生振幅は同じ（ｓａ＝ｓｂ）となるが、オフトラックした場合にはその量に応じてバーストＡ，Ｂの検出振幅（ｓａ≠ｓｂ）が増減する。

図５におけるポジションエラー検出器５９は、両バーストの検出振幅の差に比例した信号を出力し、例えば（ｓａ−ｓｂ）／（ｓａ＋ｓｂ）に比例した位置誤差信号に変換し、第２の加算器６７に出力する。

オントラック位置でのトラック追随モードの場合には、オフセット指令ΔＸ＝０であるから、ポジションエラー信号が零となるようにマイクロアクチュエータ５はＰＩＤ制御されることになる。

トラック追随モードにおいては、オントラック状態のみではなく、基準トラックからオフセットした状態でトラッキングさせることも可能であり、その場合には零でないオフセット指令ΔＸが指定される。

この場合には、ΔＸに相当するポジションエラーとなるオフトラック位置で磁気ヘッドはＰＩＤ制御されることになる。

以上の説明から分かるように、位置決めモードにおける所望の磁気ヘッド１の絶対座標は、粗動ステージ１４への位置指令Ｘとマイクロアクチュエータへのオフセット命令ΔＸとの和で与えられ、トラック追随モードにおいては、磁気ヘッド１はサーボバースト信号の記録されるトラック位置を基準としたオフセット位置ΔＸに常に追随制御されることになる。

なお、サーボコントローラ２６にアップダウンカウンタを設け、このアップダウンカウンタが反射型スケール２２からのヘッド端位置検出信号を計数し、この計数値をもとにマイクロアクチュエータ５を制御してトラック間シークを可能ならしめ、かつ反射型スケール２２に基づくヘッド端位置検出信号が所定のトラックに到達したと判断した時点で、精密位置決めモードからトラック追随モードに移行するシーケンスが望ましい。

そして、サーボバースト信号検出振幅をもとに演算される位置情報によって、所定のトラック中心に対してオントラック制御もしくはオフトラック制御を行なうことができる。

＜実施の形態２＞
ところで、図６（ａ）に示すバーストパターンの例では、理想的な場合においても、ポジションエラー信号の線形制御範囲は高々±Ｔｗ／２である。磁気ヘッド１のＲ／Ｗオフセット量（磁気ヘッドがあるスキュー角を持っている場合、記録ヘッドと再生ヘッドのコア中心のトラック位置が若干異なり、そのオフセット量のこと）を考慮すると±Ｔｗ／２の線形制御範囲では不足な場合がある。

線形制御範囲を±（３／４）Ｔｗに拡大し、かつ±３トラックまでのオフトラックを検出できるサーボバーストパターンの例を図７に示す。図７において、Ａ〜Ｅのバーストパターンが配置される。

バーストＢの位置はデータと同じオントラック位置ΔＸ＝０に配置される。残りのバーストＡ，Ｃ，ＤおよびＥはそれぞれ同一タイミングで異なるトラック位置に２個のパターンが配置される。各バーストの配置されるトラック位置は図８のようになる。

いま、Ｖｔｈをバーストの有無を判断するためのしきい値、Ｖｔを１トラックの移動距離に相当する制御電圧レベル、Ｖａ，Ｖｂ，Ｖｃ，ＶｄおよびＶｅをバーストパターンＡ〜Ｅのそれぞれの検出レベルとし、現在および１サンプル前の制御電圧をＶｐｏｓ（ｎ），Ｖｐｏｓ（ｎ−１）とすると、トラッキング制御およびオフトラック検出のためのアルゴリズムは以下のように示される。

if{ (VaaVe)))(VaaVb)))(VbbVth)))(VeeVth)} Vpos(n)=Ve-Vb + 0.5*Vt （１）
else if{(VbbVa)))(VbbVc)))(VaaVth)))(VccVth)} Vpos(n)=Va-Vc （２）
else if{(VccVb)))(VccVd)))(VbbVth)))(VddVth)} Vpos(n)=Vb-Vd - 0.5*Vt （３）
else if{(VaaVth)||(VeeVth) } Vpos(n)=Vpos(n-1)- Vt （４）
else if{(VccVth)||(VddVth) } Vpos(n)=Vpos(n-1)+ Vt （５）
ここに、条件（１）、（２）および（３）は、再生ヘッドのトラック位置が線形制御範囲に存在する場合の制御式であり、（４）および（５）はその範囲をはずれている場合の制御を示す。

以下、各条件について説明を行なう。簡単のため、記録トラック幅に等しいコア幅の再生ヘッドで情報の再生を行なう場合を例に説明するが、再生ヘッドのコア幅が記録トラック幅より小さい場合も、基本原理は同じである。再生ヘッドのトラック中心位置をＸとし、ここではＶｔｈとして記録トラック幅の１／４を再生しているときの電圧を採用するものとする。

式（１）において、Ｖａ＞Ｖｅである領域はＸ＜（３／４）Ｔｗであり、Ｖａ＞Ｖｂである領域はＸ＞Ｔｗ／４である。

したがって、Ｔｗ／４＜Ｘ＜（３／４）Ｔｗの領域では、Ｖｂ＞ＶｔｈおよびＶｅ＞Ｖｔｈが満足され、領域の中心Ｘ＝Ｔｗ／２に関してバーストＥ１およびＢの検出振幅の差をとれば、これはＸ＝Ｔｗ／２を中心に線形に変化し、これをオントラック位置に制御するためには、Ｔｗ／２に相当する電圧レベルを加算して
Vpos(n)=Ve-Vb + 0.5*Vt
とすればよい。

式（２）においては、Ｖｂ＞Ｖａである領域はＸ＜Ｔｗ／４，Ｖｂ＞Ｖｃである領域はＸ＞−Ｔｗ／４である。したがって、−Ｔｗ／４＜Ｘ＜Ｔｗ／４の領域では、バーストＡ１およびＣ２はＶｔｈ以上の再生出力が期待でき、かつこの２つのバーストの振幅差が領域の中心Ｘ＝０に関して線形に変化することから
Vpos(n)=Va - Vcに設定すればよいことが分かる。

同様に、式（３）においてはＶｃ＞Ｖｂである領域はＸ＜−Ｔｗ／４であり、Ｖｃ＞Ｖｄである領域はＸ＞−（３／４）Ｔｗである。したがって、−（３／４）Ｔｗ＜Ｘ＜−Ｔｗ／４の領域において、バーストＢおよびバーストＤ２はＶｔｈ以上の再生出力を有し、かつこの２つのバーストの検出差は領域の中心Ｘ＝−Ｔｗ／２に関して線形に変化することから、これをオントラック制御するには
Vpos(n)=Vb-Vd - 0.5*Vt
とすればよい。

以上の、式（１）、（２）および（３）に関して、再生ヘッドのオフトラック量と制御電圧Ｖｐｏｓの関係を示すと、図９のようになる。これより、±３／４トラック以内のオフトラック位置であれば、式（１）、（２）、（３）よりオフトラック量に比例した制御電圧が得られ、オントラック制御のみならずオフトラック位置においても磁気ヘッドを保持することが可能となる。

一方、（４）、（５）式は線形制御範囲を越えたオフトラックに対しても、そのオフトラック方向を検出して線形制御範囲に移行させるステップである。（４）式は、正方向にオフトラックしている場合に対応する制御を示しており、Ｘ＜３．７５Ｔｗの範囲のオフトラックに対して、強制的に１トラック分だけ現在位置から減算する。同様に、（５）式は負方向のオフトラックを検出し、Ｘ＞−３．７５Ｔｗの範囲のオフトラックに対して１トラック分だけ現在位置を増大させる。

以上述べたように、本実施例によれば、±３／４トラック以内であれば線形制御が可能であり、±３．７５トラック内のオフトラック量を検出して線形制御領域に移行させることができる。

本実施の形態１の磁気ディスク評価装置の概略構成図である。 評価装置本体の斜視図である。 磁気ディスク評価装置のハード構成図である。 本実施の形態１に用いるヘッドクランプの斜視図である。 本実施の形態１のサーボ制御系のブロック図である。 本実施の形態１の位置決めに係わるパターンを説明する説明図である。 実施の形態２のバーストパターンの説明図である。 実施の形態２のバーストパターンの配置を説明する説明図である。 実施の形態２のオフトラック量と制御電圧の関係を説明する説明図である。 従来の磁気ディスク評価装置の概略構成図である。 従来の磁気ディスク評価装置のサーボブロック図である。

符号の説明

１２ 磁気ディスク
１３ ステージ
１４ 粗動ステージ
１５ ヘッド機構部
１８ ヘッドクランプ
１９ 粗動ステージ駆動モータ
２１ ピエゾステージ
２２ 反射型スケール
２６ サーボコントローラ
２６ａ ＰＩＤ制御部

Claims (3)

1. 磁気ディスクの周囲に、磁気ヘッドアセンブリーを先端に備えたヘッドクランプをヘッドロード機構に設けた粗動ステージを搭載するディスク特性評価装置において、
   前記ヘッドクランプには、前記磁気ヘッドアセンブリーを保持するピエゾステージ部における前記磁気ヘッドセンブリーが取り付けられた前記ピエゾステージの取付け面の裏側に、一定間隔の遮光縞を被膜に蒸着して形成して成る反射型スケールを備え、
   かつ、前記反射型スケールの遮光縞に、所定の間隔で送受面が対向するように前記粗動ステージの所定箇所に固着されたレーザヘッドとを備え、
   前記レーザヘッドから照射されて前記反射型スケールから反射される反射光に基づいて、前記磁気ヘッドアセンブリーの前記磁気ディスク上の位置情報を検出し、該検出値と基準トラック位置との誤差信号で前記ヘッドクランプを制御する精密位置決め手段と
   を有することを特徴とする磁気ヘッド位置検出機能付き磁気ディスク特性評価装置。
2. 前記磁気ヘッドアセンブリー位置決め方式として、精密位置決めモードならびにトラック追随モードの二つのモードを有し、
   前記精密位置決めモードにおいては、粗動ステージからの位置情報の他に、前記反射型スケールからの反射光に基づいて検出した前記磁気ヘッドアセンブリーの位置情報を基に前記磁気ヘッドアセンブリーを制御し、
   前記トラック追随モードにおいては、データ情報に先立って磁気ディスクに記録されるサーボバースト信号を、再生モードで読取り、その検出振幅をもとに演算されるポジションエラー信号によって前記磁気ヘッドアセンブリーの位置を制御する手段
   を有することを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド位置検出機能付き磁気ディスク特性評価装置。
3. 前記反射型スケールからの情報を計数手段に入力し、該計数手段からの計数出力をもとにトラック間シークを可能ならしめ、かつ所定のトラックに到達したと判断した時点で、前記精密位置決めモードから前記トラック追随モードに移行し、前記サーボバースト信号検出振幅をもとに演算される位置情報によって、所定のトラック中心に対してオントラック制御もしくはオフトラック制御を行なうことを特徴とする請求項１又は２記載の磁気ヘッド位置検出機能付きディスク特性評価装置。

Images