JP2013080546A - 姿勢角測定方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】取付面上にスライダに対する複数の電極が配設されたタング部の姿勢角を測定可能とする姿勢角測定方法を提供する。
【解決手段】ヘッド・サスペンション３の情報読み書き用のスライダが取り付けられる取付面１９を有し、取付面１９上に絶縁層１５を介してスライダに対する複数の電極としてのパッド２１が配設されたタング部５の姿勢角であるピッチ・ロール角を測定する姿勢角測定方法であって、タング部５の取付面１９に対し少なくとも二つのパッド２１を含めた範囲に単一のコリメート光であるレーザー光Ｌを照射し、取付面１９での反射光Ｒから各パッド２１によるパッド反射成分Ｃを抽出し、該パッド反射成分Ｃに基づいてタング部５のピッチ・ロール角を測定することを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、ヘッド・サスペンションの情報読み書き用のヘッド部が取り付けられるタング部の姿勢角を測定する姿勢角測定方法及び装置に関する。

ハード・ディスク・ドライブにおいては、高速で回転するディスク上をヘッド・サスペンションに支持されたヘッド部のスライダが僅かに浮上して情報の読み書きを行う。

このようなハード・ディスク・ドライブは、高記録密度のためにスライダの低浮上量（低フライ・ハイト）が要求され、これを実現するためにスライダの静的姿勢角であるピッチ角及びロール角（以下、「ピッチ・ロール角」と称する）に対するばらつき低減の要求が高い。このため、ヘッド・サスペンションの製造時等には、ピッチ・ロール角を測定し、所定の公差内であるか否か等が判断されている。

ピッチ・ロール角の測定では、通常、スライダが取り付けられるタング部のピッチ・ロール角を非接触にて測定する。その方法としては、例えば、レーザー変位計を使用して金属平面からなるタング部表面（スライダの取付面）にレーザー光を多点照射し、その反射光から各照射位置での高さを求めてタング部のピッチ・ロール角を測定する方法（例えば特許文献１参照）やオート・コリメータを使用してタング部表面にレーザー光を一点照射し、その反射光の位置からタング部のピッチ・ロール角を測定する方法（例えば特許文献２参照）などがある。

何れの測定方法においても、タング部表面での反射光を利用する関係上、その露出が不可欠となっている。

ここで、近年のハード・ディスク・ドライブでは、その小型化や高性能化に伴い、使用されるスライダには、様々な機能が実装されてきた。例えば、熱膨張によるフライ・ハイト・コントロール、磁化の熱ゆらぎ対策のためのヒート・アシスト、ディスクに対する接触検知のためのセンサー等がある。

このため、スライダは、本来の読み書き用の配線に加えて、実装された機能用の配線やインターリーブ化された配線及びグランド配線等の接続が必要になる。これに応じて、タング部側は、スライダに対する配線接続用の電極が増加するので、配置スペース等の観点から電極を表面上に位置させるようになっている（例えば特許文献３及び４参照）。

この場合、電極は、絶縁層を介してタング部表面上に設けられることになり、タング部表面上は、多くの電極が存在し且つ絶縁層に覆われることになる。

従って、かかるタング部では、その表面の露出が非常に少なく又は全く無くなり、従来の方法によるピッチ・ロール角測定ができないという問題があった。

また、オート・コリメータによるピッチ・ロール角測定においては、アパーチャー径やレーザー周波数を選定し、レーザー光が限りなく小径にすることが試みられている。これは、タング部表面に電極が位置しない場合でも、接着剤溜の形成等のために配線や絶縁層による模様が存在していたためである。

しかし、このように小径化したレーザー光を用いても、タング部表面上に多数の電極が存在するとピッチ・ロール角測定ができなかった。

特開２００２−０７４６３０号公報 米国特許第６７４７２６７号公報 米国特許第６９８５３３２号公報 米国特許第７９２９２４８号公報

解決しようとする問題点は、タング部の取付面上にスライダに対する複数の電極が配設された場合に、タング部の姿勢角を測定できない点である。

本発明は、タング部の取付面上にスライダに対する複数の電極が配設された場合でもタング部の姿勢角を測定するために、タング部の取付面に対し少なくとも二つの電極を含めた範囲に単一のコリメート光を照射し、前記取付面での反射光から各電極による電極反射成分を抽出し、該電極反射成分に基づいて前記タング部の姿勢角を測定することを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、タング部の取付面上にスライダに対する複数の電極が配設された場合でもタング部の姿勢角を確実に測定することができる。

姿勢角測定装置及びその周辺装置を概念的に示すブロック図である（実施例１）。 ヘッド・サスペンションの測定対象部分であるタング部及びその周辺を示す要部拡大平面図である（実施例１）。 図１の姿勢角測定装置の構成を示す概略図である（実施例１）。 姿勢角測定方法によるピッチ・ロール角の測定手順を示すフローチャートである（実施例１）。 タング部でのレーザー光の照射及び反射を示す要部概念図である（実施例１）。 反射光による撮像画像である（実施例１）。 パッド反射成分によるパッド反射画像である（実施例１）。

タング部の取付面上にスライダに対する複数の電極が配設された場合でもタング部の姿勢角を測定するという目的を、タング部の取付面に対し少なくとも二つの電極を含めた範囲に単一のコリメート光を照射し、その反射光から抽出した電極反射成分に基づいてタング部の姿勢角を測定することで実現した。

具体的には、各電極による電極反射成分から個別の姿勢角を測定し、該個別の姿勢角の平均値をタング部の姿勢角の測定値とする。

電極反射成分の抽出は、反射光による撮像画像を形成し該撮像画像を画像処理することで行わせることができる。

コリメート光は、レーザー光であり、青色レーザー光或いは紫色レーザー光とするのが好ましい。

以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する。

［姿勢角測定装置］
図１は、姿勢角測定装置及びその周辺装置を概念的に示すブロック図である。

図１の姿勢角測定装置１は、ヘッド・サスペンション３のタング部５に対し、その静的姿勢角であるピッチ・ロール角を非接触で測定するものである。この姿勢角測定装置１には、例えば搬送ライン７により測定対象となるヘッド・サスペンション３が供給される。

搬送ライン７上は、姿勢角測定装置１に加えて姿勢角修正装置９が配置され、姿勢角修正装置９には、ピッチ・ロール角測定後のヘッド・サスペンション３が供給される。姿勢角修正装置９では、例えばタング部５のピッチ・ロール角が所定の公差よりも大きい場合に、公差内となるように修正する。修正は、レーザー照射等によって行われる。

図２は、ヘッド・サスペンションの測定対象部分であるタング部及びその周辺を示す要部拡大平面図である。

ヘッド・サスペンション３には、図１のように、フレキシャ１１が取り付けられ、フレキシャ１１の先端側のタング部５にスライダが支持される。支持されるスライダとしては、例えば熱膨張によるフライ・ハイト・コントロール、磁化の熱ゆらぎ対策のためのヒート・アシスト、ディスクに対する接触検知のためのセンサー等の機能が実装されたものである。

フレキシャ１１のタング部５周辺には、図２のように、ステンレス等からなる金属基板１３上に絶縁層１５を介して配線パターン１７が配索されている。配線パターン１７は、スライダの機能用、インターリーブ化、或いはグランド用等の複数本の配線からなり、フレキシャ１１の先端部から基端部側（図１参照）にかけて形成されている。なお、配線パターン１７には、図示しないポリイミドからなるカバー絶縁層によって表面が被覆されている。

フレキシャ１１のタング部５は、片持ち状に設けられ、その表面にスライダが取り付けられる取付面１９が形成されている。取付面１９上には、フレキシャ１１の絶縁層１５を介してスライダに対する複数のパッド（電極）２１が配設されている。本実施例では、タング部５の表面全域が絶縁層１５により覆われ、その絶縁層１５上にパッド２１が分散配置されている。各パッド２１は、配線パターン１７の各配線の端部に接続されている。

図３は、図１の姿勢角測定装置の構成を示す概略図である。

図１の姿勢角測定装置１は、図３のように、レーザー照射部２３と、レーザー受光部２５と、処理部２７とを備えている。

レーザー照射部２３は、コリメート光としてのレーザー光Ｌを、タング部５の取付面１９に照射するものである。このレーザー照射部２３は、レーザー発振器２９と、第１の偏光板３１と、アパーチャ３３と、ビーム・スプリッタ３５とを備えている。

レーザー発振器２９は、例えば半導体レーザー発振器からなり、例えば、赤色レーザー光、青色レーザー光、或いは紫色レーザー光を出射する。レーザー発振器２９内には、図示しない光源の光軸上にコリメータ・レンズが配置され、レーザー光Ｌをコリメート光（並行光）として出射する。このレーザー光Ｌは、半導体レーザー特有の楕円ビームが円ビームに近い状態に補正されたものとなっている。レーザー発振器２９からのレーザー光Ｌは、第１の偏光板３１を通過する。

第１の偏光板３１は、例えば１／４波長板等からなり、レーザー光Ｌの光路上に介設されている。この第１の偏光板３１は、レーザー光Ｌを透過させてノイズを除去する。なお、第１の偏光板３１は、省略することも可能である。第１の偏光板３１からのレーザー光Ｌは、アパーチャ３３を通過する。

アパーチャ３３は、レーザー光Ｌの光路上に位置する可変式又は固定式の穴を有している。アパーチャ３３は、その穴径に応じて通過するレーザー光Ｌの径を設定する。アパーチャ３３の穴径は、任意であり、タング部５自体やその照射対象範囲の大きさに応じて設定される。本実施例では、０．８〜１．０ｍｍ程度に設定され、レーザー光Ｌをタング部５全体に照射できながらタング部５外への照射を抑制できるようになっている。

アパーチャ３３を通過したレーザー光Ｌは、ビーム・スプリッタ３５を介してタング部５に照射される。

ビーム・スプリッタ３５は、例えばハーフ・ミラー等からなり、アパーチャ３３からのレーザー光Ｌをタング部５に向けて偏向反射する。また、ビーム・スプリッタ３５は、タング部５での反射光Ｒをレーザー受光部２５側に透過する。

レーザー受光部２５は、第２の偏光板３７と、角度検出カメラ３９とを備えている。

第２の偏光板３７は、例えば１／４波長板等からなり、反射光Ｒの光路上に介設されている。第２の偏光板３７は、反射光Ｒを透過させてノイズを除去する。なお、第２の偏光板３７は、第１の偏光板３１と同様に省略することも可能であるが、この場合は、第１の偏光板３１を設けておくことが好ましい。逆に、第１の偏光板３１を省略する場合は、第２の偏光板３７を設けておくことが好ましい。第２の偏光板３７からの反射光Ｒは、角度検出カメラ３９によって受光される。

角度検出カメラ３９は、例えばＣＣＤカメラ等で構成され、タング部５側からの反射光Ｒを受光面上で結像する。この角度検出カメラ３９は、結像による電気信号を処理部２７に出力する。

処理部２７は、例えばコンピュータ等の情報処理装置からなっている。この処理部２７は、図示しない記憶部内のプログラムを実行することで、画像処理部４１、角度測定部４３を機能構成として備える。

画像処理部４１は、角度検出カメラ３９からの電気信号に基づいて、反射光Ｒによる撮像画像を形成する。また、画像処理部４１は、形成された撮像画像に対して画像処理であるフィルタ処理を行う。

このフィルタ処理により、撮像画像からタング部５のパッド２１での反射成分（パッド反射成分）によるパッド反射画像を形成する。従って、処理部２７は、レーザー受光部２５で受光した反射光Ｒからパッド反射成分（電極反射成分）を抽出する構成となっている。

フィルタ処理としては、周知のフィルタ処理を用い、撮像画像から所定の上限及び下限閾値間の輝度のものを残し、それ以外を除去する。なお、閾値設定は、実験等を通じてパッド反射成分を確実に残せるようにする。このため、閾値設定の際には、パッド反射成分であっても、それ以外の反射成分と誤認されるような極度に輝度の大きいものや小さいものは除外できるようにする。

角度測定部４３は、抽出されたパッド反射成分に基づいてタング部５のピッチ・ロール角を測定する。すなわち、角度測定部４３は、パッド反射画像の各パッド反射成分の位置から個別のピッチ・ロール角を測定する。

この測定は、予めパッド反射成分の位置とピッチ・ロール角との相関を示すテーブルを用意しておき、これを参照することで行わせることができる。

また、角度測定部４３は、全ての個別のピッチ・ロール角による平均値を算出し、これをタング部５全体としてのピッチ・ロール角の測定値とする。
［姿勢角測定方法］
図４は実施例１の姿勢角測定方法によるピッチ・ロール角の測定手順を示すフローチャート、図５はタング部でのレーザー光の照射及び反射を示す要部概念図、図６は反射光による撮像画像、図７はパッド反射成分によるパッド反射画像である。

本実施例のピッチ・ロール角測定では、例えば図１の搬送ライン７により測定対象となるヘッド・サスペンション３が姿勢角測定装置１に供給されることで、図４のフローチャートがスタートする。

まず、ステップＳ１では、「レーザー光の発振」が行われる。すなわち、図３のように、レーザー照射部２３がレーザー発振器２９によりレーザー光の発振を行う。発振されたレーザー光Ｌは、第１の偏光板３１、アパーチャ３３、ビーム・スプリッタ３５を介してタング部５の取付面１９に照射される。

本実施例では、レーザー光Ｌの径がタング部５全体に対して照射可能に設定されているため、タング部５の取付面１９には、図５のように、全パッド２１を含めた全範囲に単一のレーザー光Ｌが照射されることになる。ただし、レーザー光Ｌは、必ずしも全パッド２１を含めた範囲に照射しなくてもよい。例えば、相対的に小さいパッド（反射の弱いパッド）を除外する等、少なくとも二つのパッド２１を含めた範囲に照射できればよい。

次いで、ステップＳ２のように、「レーザー光の反射」が行われる。すなわち、タング部５に対して照射されたレーザー光Ｌが、図５のように取付面１９上で反射する。これにより、タング部５の取付面１９全体による反射光Ｒが形成される。

ここで、レーザー光Ｌが赤色レーザー光である場合は、取付面１９上或いはその周囲のカバー絶縁層（ポリイミド）で覆われた配線パターン１７からも少量の反射が生じ、これがノイズとなるおそれがある。

これに対し、レーザー光Ｌが青色又は紫色レーザー光である場合は、そのような少量の反射も抑制することができ、ノイズを低減することができる。

これは、レーザー光の波長によりカバー絶縁層の透過率が異なり、その結果ノイズの量が変動するためである。

従って、配線パターン１７がカバー絶縁層で覆われている場合は、カバー絶縁層の材質とレーザー光Ｌの波長（レーザー光の色）との選択により反射光Ｒのノイズを低減できる。

次いで、ステップＳ３のように、「反射光の受光」が行われる。すなわち、タング部５からの反射光Ｒは、図３のように、ビーム・スプリッタ３５及び第２の偏光板３７を介して、レーザー受光部２５の角度検出カメラ３９に受光される。角度検出カメラ３９は、受光による電気信号を処理部２７に出力する。

次いで、ステップＳ４のように、「パッド反射成分の抽出」が行われる。すなわち、処理部２７の画像処理部４１は、角度検出カメラ３９からの電気信号に基づき、図６のように反射光Ｒによる撮像画像を形成する。撮像画像からは、図７のように、フィルタ処理を通じてパッド反射成分Ｃを抽出したパッド反射画像を形成する。なお、図７の縁部には、抽出されたパッド反射成分ＣによるＸＹ軸の輝度分布ＤＸ，ＤＹが示されている。

パッド反射画像では、フィルタ処理の閾値設定により、パッド反射成分であっても極度に輝度の高いものや低いものは除外されるので、それらと共に他の反射成分も除去される。このため、配線パターン１７の非平面部等の反射成分をパッド反射成分として誤判定することを防止できる。

次いで、ステップＳ５のように、「個別のピッチ・ロール角測定」が行われる。すなわち、処理部２７の角度測定部４３は、画像処理部４１からパッド反射画像を受け取り、各パッド反射成分Ｃの位置から個別のピッチ・ロール角を測定する。

具体的には、図７の各パッド反射成分ＣのＸＹ軸に対する位置を検出する。この位置から、各パッド反射成分Ｃによる個別のピッチ・ロール角を相関テーブル等を用いて測定する。ここで、パッド２１は、その表面形状や傾き等にばらつきがあるので、個別のピッチ・ロール角は、それらのばらつきを含めた値となっている。

次いで、ステップＳ６のように、「全体としてのピッチ・ロール角測定」が行われる。すなわち、角度測定部４３は、全ての個別のピッチ・ロール角による平均値を算出し、これをタング部５全体としてのピッチ・ロール角の測定値とする。この測定値は、個別のピッチ・ロール角のばらつきが、平均によって大幅に低減又は除去されている。

こうして抽出されたパッド反射成分Ｃに基づき、タング部５のピッチ・ロール角測定が完了する。その後は、測定されたピッチ・ロール角に対して、公差の範囲か否かの判断等が行われることになる。
［実施例１の効果］
本実施例の姿勢角測定方法では、ヘッド・サスペンション３の情報読み書き用のスライダが取り付けられる取付面１９を有し、該取付面１９上に絶縁層１５を介してスライダに対する複数のパッド２１が配設されたタング部５のピッチ・ロール角を測定する姿勢角測定方法であって、タング部５の取付面１９に対し少なくとも二つのパッド２１を含めた範囲に単一のコリメート光であるレーザー光Ｌを照射し、取付面１９での反射光Ｒから各パッド２１によるパッド反射成分Ｃを抽出し、該パッド反射成分Ｃに基づいてタング部５のピッチ・ロール角を測定する。

従って、姿勢角測定方法では、タング部５の取付面１９上にスライダに対する複数のパッド２１が配設されていても、タング部５のピッチ・ロール角を確実に測定することができる。

また、本実施例では、少なくとも二つのパッド２１を含めた範囲にレーザー光Ｌを照射するので、レーザー光Ｌの大径化を通じて径の管理を簡素化することができる。レーザー光Ｌの大径化は、アパーチャ３３の穴径を拡大するだけで対応させることができる。

また、本実施例では、各パッド２１によるパッド反射成分Ｃから個別のピッチ・ロール角を測定し、該個別のピッチ・ロール角の平均値をタング部５全体としてのピッチ・ロール角の測定値とする。

従って、本実施例では、多点測定でありながら、コリメータを用いた一点測定と同様にしてタング部５のピッチ・ロール角測定を容易且つ確実に行わせることができる。

しかも、ピッチ・ロール角の測定値は、個別のピッチ・ロール角のばらつきが平均によって大幅に低減又は除去されるので、精度の良いピッチ・ロール角測定を実現することができる。

また、パッド反射成分Ｃの抽出は、反射光Ｒによる撮像画像を形成し該撮像画像を画像処理で行われるので、容易且つ確実に行うことができる。

また、本実施例では、ヘッド・サスペンション３が、パッド２１に接続されてポリイミドからなるカバー絶縁層で被覆された配線パターン１７を有している。このため、コリメート光が青色又は紫色レーザー光Ｌである場合は、取付面１９上或いはその周囲のカバー絶縁層で被覆された配線パターン１７からの反射を抑制し、ノイズを低減することができる。従って、パッド反射成分Ｃの抽出を、より容易且つ確実に行わせることができる。 本実施例の姿勢角測定装置１は、コリメート光としてのレーザー光Ｌをタング部５の取付面１９に照射するレーザー照射部２３と、タング部５からの反射光Ｒを受光するレーザー受光部２５と、レーザー受光部２５で受光した反射光Ｒからパッド反射成分Ｃを抽出し、パッド反射成分Ｃに基づいてタング部５のピッチ・ロール角を測定する処理部２７とを備えている。

従って、本実施例では、姿勢角測定装置１により、姿勢角測定方法を容易に実現することができる。

１ 姿勢角測定装置
３ ヘッド・サスペンション
５ タング部
１９ 取付面
２１ パッド（電極）
２３ レーザー照射部（照射部）
２５ レーザー受光部（受光部）
２７ 処理部
Ｌ レーザー光
Ｒ 反射光
Ｃ パッド反射成分（電極反射成分）

Claims (6)

1. ヘッド・サスペンションの情報読み書き用のスライダが取り付けられる取付面を有し、該取付面上に絶縁層を介して前記スライダに対する複数の電極が配設されたタング部の姿勢角を測定する姿勢角測定方法であって、
   前記タング部の取付面に対し少なくとも二つの電極を含めた範囲に単一のコリメート光を照射し、
   前記取付面での反射光から各電極による電極反射成分を抽出し、
   該電極反射成分に基づいて前記タング部の姿勢角を測定する、
   ことを特徴とする姿勢角測定方法。
2. 請求項１記載の姿勢角測定方法であって、
   前記各電極による電極反射成分から個別の姿勢角を測定し、
   該個別の姿勢角の平均値を前記タング部の姿勢角の測定値とする、
   ことを特徴とする姿勢角測定方法。
3. 請求項１又は２記載の姿勢角測定方法であって、
   前記電極反射成分の抽出は、前記反射光による撮像画像を形成し該撮像画像を画像処理することで行われる、
   ことを特徴とする姿勢角測定方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の姿勢角測定方法であって、
   前記ヘッド・サスペンションは、前記電極に接続されてカバー絶縁層で被覆された配線パターンを有し、
   前記コリメート光の波長と前記カバー絶縁層の材質との選択により前記反射光の前記配線パターンでの反射を抑制する、
   ことを特徴とする姿勢角測定方法。
5. 請求項４記載の姿勢角測定方法であって、
   前記カバー絶縁層は、ポリイミドからなり、
   前記コリメート光は、青色又は紫色レーザー光である、
   ことを特徴とする姿勢角測定方法。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の姿勢角側方法に用いられる姿勢角測定装置であって、
   前記コリメート光を前記タング部の取付面に照射する照射部と、
   前記タング部からの反射光を受光する受光部と、
   該受光部で受光した反射光から前記電極反射成分を抽出し、前記電極反射成分に基づいて前記タング部の姿勢角を測定する処理部とを備えた、
   ことを特徴とする姿勢角測定装置。