JP2891224B2 - 磁気ディスク装置の浮上マージン検査方法および浮上マージン検査装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスク装置の
検査装置および検査方法に係わり、特に磁気ディスク、
磁気ヘッドを実装した状態に於ける磁気ヘッドの浮上量
マージンを検査して浮上量を保証することができる磁気
ディスク装置の検査方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に近年の磁気ディスク装置は、磁気
ディスクに高記録密度のデータを記録するために磁気ヘ
ッドの浮上量を低減しており、この為にヘッドクラッシ
ュや摺動による摩耗が生じ易くなってきている。磁気デ
ィスク装置の信頼性を確保するためには、磁気ヘッドの
浮上量を保証することが必要である。従来技術による前
記ヘッドの浮上量を保証する検査方法では、検査用にガ
ラスディスクを用い、該ガラスディスクと磁気ヘッドと
の浮上量間隔を白色光による干渉縞検出または干渉光強
度に依って検出する浮上量検出機構を備える浮上量測定
装置に検査対象の磁気ヘッドアッセンブリをセットし、
ガラスディスク上を浮上した磁気ヘッドの浮上特性を検
査することによって行われていた。

【０００３】従来、浮上マージンは装置に組む前の磁気
ヘッド浮上量（前記した浮上量測定装置に依る）や磁気
ディスク表面粗さ等から求めていた。この浮上マージン
計算方法は初期の設計段階では表面粗さの少ないガラス
ディスクを用いて評価を行うため問題ないが、実際の磁
気ディスク装置レベルでは媒体の表面粗さが大きいので
十分に当てはまらない。例えば、前記した浮上マージン
を有するように設計したにも関わらず、ヘッドクラッシ
ュを発生してしまうことがあったり、磁気ディスクと磁
気ヘッドが接触摺動して摩耗してしまうということがあ
った。

【０００４】上記した理由により、装置実装状態での浮
上マージン評価方法が期待されている。装置実装状態で
の浮上マージン評価法として、ＡＥ（Ａｃｏｕｓｔｉｃ
Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）に代表される接触センサー（圧電
素子）を用いる方法も提案されているが、装置が複雑に
なりコストが高くなるという問題があり、実用的ではな
かった。

【０００５】特開平５−３２５４６１では磁気ディスク
と磁気ヘッドとの接触をディスク回転数を変化させ、再
生信号の周波数解析結果で検出している。しかしなが
ら、この手法によるとディスク回転数を変化させている
ために、再生信号出力が低下してしまいＳ／Ｎ比が悪く
なり感度が低下してしまうといった問題、記録時と再生
時の回転数が異なるために浮上安定性の差が再生信号上
にノイズとして生じてしまうという問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】第１の課題は、従来の
技術に於いて磁気ヘッドの浮上マージンを装置に組む前
の磁気ヘッド浮上量や磁気ディスクの表面粗さ等から求
めている点である。このようにして求めた浮上マージン
は初期の磁気ヘッド単体評価の段階では問題とならない
が、実際の装置レベルでは適さない場合が多い。その理
由としては、磁気ヘッドや磁気ディスクの特性のバラツ
キ、組立時の公差、組立時の操作ミス等により、浮上マ
ージンが保証出来ない状態になってしまうことがあるた
めである。

【０００７】第２の課題は、従来の技術に於いて磁気デ
ィスクと磁気ヘッドとの接触検知を行う場合ＡＥに代表
される接触センサー（圧電素子）を用いているという点
である。その理由としては、ＡＥセンサーは高感度で接
触を検知できるものの、接触部位の近傍に設置する必要
性があること、増幅器を必要とすること、増幅器を装置
の外に出したとしてもＡＥからの微細線の取り回しが非
常に難しいこと、等の問題があるためである。

【０００８】第３の課題は、特開平５−３２４６１に代
表されるように再生信号から浮上マージンを求める際
に、磁気ディスクと磁気ヘッドの接触をディスク回転数
の変化により行っているという点である。この手法によ
ると、ディスク回転数を変化させているために、再生信
号出力が低下してしまいＳ／Ｎ比が悪くなり感度が低下
してしまうといった問題や、記録時と再生時の回転数が
異なるために浮上安定性の差が再生信号上にノイズとし
て生じてしまうという問題がある。

【０００９】本発明では、上記した問題を鑑み、磁気デ
ィスク装置レベルでのより高精度な浮上マージン検査方
法を提案し、それを用いて検査を実施することで高い信
頼性を確保する磁気ディスク装置に関するものである。

【００１０】本発明は、磁気スペーシングの低下に伴い
再生信号出力が増加し、磁気スペーシングが０となった
時点で再生信号出力が飽和することを利用した磁気ディ
スク装置の浮上マージン評価法である。

【００１１】本発明では、磁気スペーシングを低下させ
る方法として気圧を低下させるという手法を採っている
ために回転数は変化させる必要がなく一定となり、磁気
ディスク回転数の変化に伴う再生信号出力の低下やノイ
ズの増加が無いため、高感度で磁気ディスクと磁気ヘッ
ドの接触検知を行い、精度良く浮上マージンを求めるこ
とが可能である。また、再生信号出力から浮上マージン
を求めることが出来るため、装置実装状態での検査を可
能とする。

【００１２】浮上マージンは、再生信号出力が飽和する
気圧（Ｐｓ）を求め、大気圧（Ｐａ）との差（Ｐｓ−Ｐ
ａ）と定義する。十分な信頼性が確保出来る浮上マージ
ンをＦＨmarginとすると、ＦＨmargin＜Ｐａ−Ｐｓとな
る場合を装置レベルの浮上マージンは十分と判断し、そ
れ以外の場合を不十分と判断する。本浮上マージン検査
法を実施することにより、装置の高い信頼性を保証する
ことが出来る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、高速回転する
磁気ディスクにより磁気ヘッドを浮上させる磁気ディス
ク装置の浮上マージン検査方法であり、前記磁気ディス
ク装置は接触検査用信号を記録する記録手段と、前記接
触検査用信号を再生する再生手段を備え、前記磁気ディ
スク装置を気圧の調整可能な密閉されたチェンバーに入
れ、前記チェンバー内を所定の気圧にして前記記録手段
は前記接触検査用信号を記録し、前記再生手段は前記接
触検査用信号を再生信号出力として再生し、その後前記
所定の気圧から少し気圧を下げた状態で同様に記録し再
生し、その後さらに少し気圧を下げてこれを繰り返し、
気圧に対する前記再生信号出力の変化がほぼ０となる気
圧を検出し、この気圧と前記所定の気圧との差を浮上マ
ージンであると判断することを特徴とする。

【００１４】本発明の磁気ディスク装置の浮上マージン
検査方法は、前記再生信号出力を読みとり後いったん記
憶し、その値と次回読みとった前記再生信号出力の値と
の差を予め設定されたしきい値と比較し、前記しきい値
より小さい場合に、前記気圧に対する前記再生信号出力
の変化がほぼ０となることを検出することを特徴とす
る。

【００１５】本発明の磁気ディスク装置の浮上マージン
検査方法は、高速回転する磁気ディスクにより磁気ヘッ
ドを浮上させる浮上マージン検査方法であり、前記磁気
ディスク装置は接触検査用信号を記録する記録手段と、
前記接触検査用信号を再生する再生手段を備え、前記磁
気ディスク装置を気圧の調整可能な密閉されたチェンバ
ーに入れ、前記チェンバー内を所定の気圧にして前記記
録手段は前記接触検査用信号を記録し、前記再生手段は
前記接触検査用信号を再生信号出力として再生し、その
後前記所定の気圧から少し気圧を下げた状態で同様に再
生のみを行い、その後さらに少し気圧を下げてこれを繰
り返し、気圧に対する前記再生信号出力の変化がほぼ０
となる気圧を検出し、この気圧と前記所定の気圧との差
を浮上マージンであると判断することを特徴とする。

【００１６】本発明の浮上マージン検査装置は磁気ディ
スク装置の浮上マージン検査装置であり、検査の対象と
なる磁気ディスク装置を周囲から密閉して格納する真空
槽と、前記真空槽の気圧を調節するための真空ポンプ
と、前記真空槽の気圧を測定する真空ゲージと、前記真
空槽内に格納された前記磁気ディスク装置から読み出し
た再生信号出力の変化が、前記真空槽の気圧を下げてい
ったときに、ほぼ０になったときに検出信号を出力する
接触検出回路と、前記接触検出回路により前記検出信号
が出力されたときに真空ゲージの値から浮上マージンを
検出する浮上マージン検出回路と、浮上マージンが充分
あるかどうかを判定する浮上マージン判定回路とを備え
ることを特徴とする。

【００１７】前記本発明による磁気ディスク装置では、
気圧制御手段が磁気ディスク装置の気圧を徐々に下げ、
前記接触検知手段がその接触を検知して磁気ヘッドと磁
気ディスクとが接触を始める気圧を検出するため、装置
実装状態に於ける浮上マージンを検出することが出来る
とともに、高感度で浮上マージン検査を実施することが
出来る。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明に係わる第１の実施例であ
る磁気ディスク装置と浮上マージン検査装置の構成図で
ある。この磁気ディスク装置１は、磁気ヘッドと、磁気
ディスクと、これらの駆動機構を密閉的に格納するＨＤ
Ａ（ヘッドディスクアッセンブリ）２と、ＨＤＡ２の駆
動回路３と、磁気ヘッドにてデータの記録再生を行うリ
ードライト回路（以下、Ｒ／Ｗ回路）４と、浮上量検査
用のライト信号発生回路５とを備えている。

【００２０】また、図１に示される浮上マージン検査装
置１４は、検査の対象となる磁気ディスク装置１を周囲
から密閉して格納する真空槽１１と、その真空槽１１の
気圧を調節するための真空ポンプ７と、真空槽１１の気
圧を測定する真空ゲージ６と、真空槽１１内にある磁気
ディスク装置１から読み出した再生信号出力ａを基に磁
気ディスクと磁気ヘッドの接触／非接触を検出する接触
検出回路１０と、接触検出回路１０により接触を検出し
たときに真空ゲージ６の値を読みとることにより浮上マ
ージンを検出する浮上マージン検出回路１２と、浮上マ
ージンが充分あるかどうかを判定する浮上マージン判定
回路とを備える。

【００２１】次に本発明の実施の形態の動作について説
明する。

【００２２】浮上マージンの検査対象となる磁気ディス
ク装置１を浮上マージン検査装置１４の真空槽１１の内
部に格納し、磁気ディスク装置１の再生信号出力ａを接
触検出回路１０に接続された状態にする。この状態で磁
気ディスク装置を動作可能な状態とする。

【００２３】前記接触検出回路１０は、磁気ディスク装
置１のライト信号発生回路５から発生した浮上マージン
検査用の書き込みデータによりＨＤＡ２内の媒体に書込
を行った後、そのデータをＲ／Ｗ回路４が読み出し、こ
の再生信号ａの出力を測定する。この後、大気圧の状態
から順次少し気圧を下げ、各状態において検査用書き込
みデータを書き込んだ後に再生信号出力ａを測定する。
気圧の低下に伴い浮上量は低下するが、再生信号出力ａ
は磁気スペーシングが低下するために増加する。浮上マ
ージンが０以下となった時点、即ち、磁気スペーシング
０となった時点では、それ以上に気圧を低下させても再
生信号出力ａは増加することはない。図２は気圧に対す
る再生信号出力ａの変化を示すものである。Ｐａは大気
圧を示し、Ｐｓは再生信号出力ａが飽和するときの気圧
である。再生信号出力ａが飽和するＰｓでは浮上マージ
ンが０の状態、即ち、ヘッドとディスクが接触する状態
である。大気圧をＰａとすると、Ｐａ−Ｐｓが浮上マー
ジンとなる。

【００２４】Ｐａ−Ｐｓに関してＣＳＳ試験等の信頼性
試験を行い十分な信頼性が保証出来る浮上マージンをＦ
Ｈmarginとすると、Ｐａ−Ｐｓ＞ＦＨmarginとなり良品
と判断する。これに対して、Ｐａ−Ｐｓ＜ＦＨmarginと
なる場合には、信頼性が十分に保証できないものと判断
し不良品と判断する。本発明に於ける装置レベルの浮上
マージン評価方法に基づけば、装置レベルの高い信頼性
を保証することが可能となる。図４に於いてＮｏ．１と
Ｎｏ．２の磁気ヘッドの再生信号出力ａを比較すると、
Ｎｏ．１の磁気ヘッドの方がＰａ−Ｐｓが大きく、Ｎ
ｏ．１の磁気ヘッドとＮｏ．２の磁気ヘッドの再生信号
出力ａが飽和する気圧をそれぞれＰｓ１，Ｐｓ２とする
と、Ｎｏ．１の磁気ヘッドはＮｏ．２の磁気ヘッドより
も浮上マージンを（（Ｐｓ２）−（Ｐｓ１））分だけ多
く有している。

【００２５】接触検出回路１０は、このことを利用して
磁気ディスクと磁気ヘッドの接触／非接触を検出するも
のである。浮上マージン検出回路１２は接触検出回路１
０で接触を検出した際に真空ゲージ６の値を読みとり浮
上マージンを検出する回路である。浮上マージン判定回
路１３は、浮上マージン検出回路１２で得られた浮上マ
ージンについて予め設定された値（浮上マージン）と大
小を比較することにより合否判定を行うものである。

【００２６】具体的には接触検出回路１０の中に前回に
読みとった真空ゲージ６の値（前回の気圧値）を記憶し
ておく記憶手段を設け、今回読みとった真空ゲージ６の
値との差を予め設定されたしきい値と比較し、今回読み
とった真空ゲージ６の値が予め設定されたしきい値より
低い場合は非接触であると判定することにより実現でき
る。

【００２７】

【実施例】図３は実際の装置を用いて、装置搭載の磁気
ヘッドの再生信号出力を気圧に対してプロットしたもの
である。図３に示すＮｏ．１の磁気ヘッド（●）はライ
ト信号出力が４５０Ｔｏｒｒで飽和している。Ｎｏ．
２，Ｎｏ．３，Ｎｏ．４の磁気ヘッドは各々５５０Ｔｏ
ｒｒ，４００Ｔｏｒｒ，３５０Ｔｏｒｒで飽和している
ことが分る。再生信号出力が飽和しているということ
は、磁気ヘッドが磁気ディスクと接触を開始したことに
より、磁気スペーシングが一定となっていることを意味
するものである。

【００２８】大気圧をＰａ＝７６０Ｔｏｒｒとし、再生
出力が飽和する気圧をＰｓとすると、図３に示す各磁気
ヘッドのＰａ−Ｐｓは次のようになる、 Ｎｏ．１：７６０−４５０＝３１０Ｔｏｒｒ Ｎｏ．２：７６０−５５０＝２１０Ｔｏｒｒ Ｎｏ．３：７６０−４００＝３６０Ｔｏｒｒ Ｎｏ．４：７６０−３５０＝４１０Ｔｏｒｒ 上記した（Ｐａ−Ｐｓ）は浮上マージンを意味し、値の
大きなものほど浮上マージンを多く有していることにな
る。即ち、Ｎｏ．４の磁気ヘッドが最もマージンを多く
有し、次にＮｏ．３，Ｎｏ．１が続き、最も少ないのが
Ｎｏ．２である。ここで、浮上マージンは気圧（Ｔｏｒ
ｒ）で示しているが、気圧に対する浮上量変化量をシミ
ュレーション或いは実測により求めておけば、長さの単
位（ｎｍ）に換算することが出来る。

【００２９】磁気ディスク装置の信頼性を確保するため
には、ＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）試
験、シーク試験、高度環境試験等の信頼性試験に合格す
るだけの浮上マージンを確保する必要がある。これらの
試験に於いて、磁気ヘッドと磁気ディスクとが接触しな
ければ浮上マージンは十分と判断できる。

【００３０】一例として、高度環境試験の浮上マージン
に関して次に記し、前記したＮｏ．１〜Ｎｏ．４の浮上
マージンに関して判定を行うと次のようになる。

【００３１】磁気ディスク装置の高度環境試験に於いて
高度３０００ｍでの信頼性を保証する場合、０．７気圧
（５３２Ｔｏｒｒ）で磁気ディスクと磁気ヘッドとが接
触しないことが必要である。即ち、Ｐａ−Ｐｓで示され
る浮上マージンは２２８Ｔｏｒｒ必要と判断できる。こ
の判断基準では、Ｎｏ．１，Ｎｏ．３及びＮｏ．４の磁
気ヘッドに対して高度環境試験の信頼性が保証できる。
これに対して、Ｎｏ．２の磁気ヘッドは浮上マージンが
２２０Ｔｏｒｒであり、２２８Ｔｏｒｒ以下なので、信
頼性を保証することは出来ないことになる。

【００３２】以上の説明においては、各気圧の状態毎に
浮上マージン検査用の書き込みデータを書き込んだ後
に、再生信号出力ａを測定する場合について説明した
が、最初にある気圧（例えば大気圧）で検査用データを
書き込んだ後は、この再生信号出力ａが飽和するまでは
新たな書き込みを行わずに、気圧を低くするごとに読み
出しのみを行うことにより再生信号出力ａが飽和するこ
とを検出する方法をとることも可能であり、同様の効果
が得られる。

【００３３】

【発明の効果】第１の効果は、浮上マージン検査が装置
に組まれた後に行えるということである。これにより、
従来から問題となっていたヘッドや媒体のバラツキ、組
立時の公差、組立時の操作ミス等により、浮上マージン
が保証出来ない状態になった装置についても検知するこ
とが可能になり、そのまま出荷してしまうことを防ぐこ
とができるようになった。

【００３４】第２の効果は、記録再生信号出力で接触検
知を実施しているということである。これにより、従来
から使用されてきたＡＥセンサーに代表される接触セン
サー（圧徹素子）が不要となり、実際の磁気ディスク装
置上で簡単に接触を確認できるようになったと同時に浮
上マージンを求めることが可能となった。

【００３５】第３の効果は、磁気ヘッドの浮上量を磁気
ディスクの回転数を利用せず、気圧変化を用いているた
めに、Ｓ／Ｎ比の悪化や感度の低下等の問題が生じない
ことである。このため、従来と比較し高感度で浮上マー
ジンを求めることが可能となった。

【００３６】第４の効果は、個々のヘッドに関して浮上
マージンを求めることが出来るということである。記録
再生信号出力で確認しているため、磁気ディスク装置に
搭載された個々の磁気ヘッドに関して浮上マージン測定
が可能となった。そのため、浮上マージンの少ないヘッ
ドを特定し、それのみを交換するということが可能にな
った。

【図面の簡単な説明】

【図１】浮上マージン検査に関わる磁気ディスク装置と
浮上マージン検査装置の構成図である。

【図２】磁気ディスク装置の気圧に対する再生信号出力
の変化を示す概念図である。

【図３】実際の装置に実装された磁気ヘッドの気圧に対
する再生信号出力の変化を示す図である。

【図４】２種類の異なる磁気ヘッドを搭載した場合の気
圧に対する再生信号出力の変化を示す概念図である。

【符号の説明】

１ 磁気ディスク装置 ２ ＨＤＡ（ヘッドディスクアッセンブリ） ３ 駆動回路 ４ Ｒ／Ｗ回路 ５ 記録信号発生回路 ６ 真空ゲージ ７ 真空ポンプ ８ オシロスコープ １０ 接触検出回路 １１ 真空槽 １２ 浮上マージン検出回路 １３ 浮上マージン判定回路 １４ 浮上マージン検査装置

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高速回転する磁気ディスクにより磁気ヘ
   ッドを浮上させる磁気ディスク装置の浮上マージン検査
   方法であり、 前記磁気ディスク装置は接触検査用信号を記録する記録
   手段と、 前記接触検査用信号を再生する再生手段を備え、 前記磁気ディスク装置を気圧の調整可能な密閉されたチ
   ェンバーに入れ、 前記チェンバー内を所定の気圧にして前記記録手段は前
   記接触検査用信号を記録し、前記再生手段は前記接触検
   査用信号を再生信号出力として再生し、 その後前記所定の気圧から少し気圧を下げた状態で同様
   に記録し再生し、その後さらに少し気圧を下げてこれを
   繰り返し、 気圧に対する前記再生信号出力の変化がほぼ０となる気
   圧を検出し、 この気圧と前記所定の気圧との差を浮上マージンである
   と判断することを特徴とする磁気ディスク装置の浮上マ
   ージン検査方法。
2. 【請求項２】 前記再生信号出力を読みとり後いったん
   記憶し、 その値と次回読みとった前記再生信号出力の値との差を
   予め設定されたしきい値と比較し、前記しきい値より小
   さい場合に、前記気圧に対する前記再生信号出力の変化
   がほぼ０となることを検出することを特徴とする請求項
   １記載の磁気ディスク装置の浮上マージン検査方法。
3. 【請求項３】 前記所定の気圧は大気圧であることを特
   徴とする請求項１記載の磁気ディスク装置の浮上マージ
   ン検査方法。
4. 【請求項４】 高速回転する磁気ディスクにより磁気ヘ
   ッドを浮上させる磁気ディスク装置の浮上マージン検査
   方法であり、 前記磁気ディスク装置は接触検査用信号を記録する記録
   手段と、 前記接触検査用信号を再生する再生手段を備え、 前記磁気ディスク装置を気圧の調整可能な密閉されたチ
   ェンバーに入れ、 前記チェンバー内を所定の気圧にして前記記録手段は前
   記接触検査用信号を記録し、前記再生手段は前記接触検
   査用信号を再生信号出力として再生し、 その後前記所定の気圧から少し気圧を下げた状態で同様
   に再生のみを行い、その後さらに少し気圧を下げてこれ
   を繰り返し、 気圧に対する前記再生信号出力の変化がほぼ０となる気
   圧を検出し、 この気圧と前記所定の気圧との差を浮上マージンである
   と判断することを特徴とする磁気ディスク装置の浮上マ
   ージン検査方法。
5. 【請求項５】 前記再生信号出力を読みとり後いったん
   記憶し、 その値と次回読みとった前記再生信号出力の値との差を
   予め設定されたしきい値と比較し、前記しきい値より小
   さい場合に、前記気圧に対する前記再生信号出力の変化
   がほぼ０となることを検出することを特徴とする請求項
   ４記載の磁気ディスク装置の浮上マージン検査方法。
6. 【請求項６】 磁気ディスク装置の浮上マージン検査装
   置であり、 検査の対象となる磁気ディスク装置を周囲から密閉して
   格納する真空槽と、 前記真空槽の気圧を調節するための真空ポンプと、 前記真空槽の気圧を測定する真空ゲージと、 前記真空槽内に格納された前記磁気ディスク装置から読
   み出した再生信号出力の変化が、前記真空槽の気圧を下
   げていったときに、ほぼ０になったときに検出信号を出
   力する接触検出回路と、 前記接触検出回路により前記検出信号が出力されたとき
   に真空ゲージの値から浮上マージンを検出する浮上マー
   ジン検出回路と、 浮上マージンが充分あるかどうかを判定する浮上マージ
   ン判定回路とを備えることを特徴とする浮上マージン検
   査装置。