JP4118441B2 - 磁気ヘッド／ディスク検査器内の高精度位置決め機構の動的特性を改良するための装置及び方法 - Google Patents
磁気ヘッド／ディスク検査器内の高精度位置決め機構の動的特性を改良するための装置及び方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ビード及びディスク検査器に関する。更に詳細には、本発明は磁気ヘッド／ディスク検査器内の高精度位置決め機構の動的特性を改良するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘッド／ディスク検査器は、磁気ヘッド及びディスクの特性（例えば信号対雑音比、トラック分布、その他）をテストするために使用される計測器である。検査器は、動作の間、実際のハードディスク装置で起きるディスクに対するヘッドの動作をシミュレーションしなければならない。各検査器は２つの構成要素から成り、それらは、スピンスタンドと一般に呼称する、ディスクに対するヘッドの動きを実行する機械的な構成要素、及び測定、計算、及び測定された信号の解析を担当する電子的な構成要素である。試験結果は、両方の構成要素の精度に依存する。
【０００３】
ヘッド及びディスク検査器のための一般的な従来技術のスピンスタンドは、１９９０年に発行された米国特許第４，９０２，８７１号に記載されており、本願明細書にも引用する。それは、ステッパモータを支持する固定ベースプレートを含む。ステッパモータは、同軸的に配置された親ネジに接続している出力軸を含む。親ネジはベアリングにおいて、回転し、直線のスライドに正確に固定されたナットとかみ合う。この方法で、モータの回転は、スライドの直線動作に変換される。スライドは、磁気ヘッドが正確に取り付けられるアームを支持する。アームは、ヘッドの角度の動きを提供するために、スライドに対して回転できる。この方法で、検査器はヘッドの放射状の動き及びスキュー角度の変動の範囲を提供し、ここで、スキュー角度は、磁気ヘッドの縦方向の軸、及び磁気ディスクの同心のトラックから接線方向に延びている線の間の角度である。
【０００４】
磁気記録の密度が増加するように、追加の情報トラックは所定のディスク領域に圧縮される。トラックサイズの減少は、ヘッド位置決めにおける改良された精度の要求を高くする。この難問は、より速い動作速度に対する要求、及び検査器製造、及び検査器動作に対する低いコストによって増す。
【０００５】
試みは、別々の低精度及び高精度位置決め機構を有するヘッド及びディスク検査器を提供することにより磁気ヘッド位置決めの精度を改良するために実行された。この種の検査器は、同じ出願人により係属中の１９９７年３月７日に出願の米国特許出願番号第０８／８１３３４５号に開示されており、本願明細書にも引用される。この検査器において、低精度位置決め機構は、上記の従来の位置決め機構と同じものである。高精度位置決め機構の断片的な側面図は、従来技術の図１に示される。この実施例は、親ネジ１０とかみ合うのに適しているナット１４の支えとなるスライド１２、及び例えば変形可能な平行六面体の形である変形可能な本体１６を含む。変形可能な本体１６のより低い表面１７は、正確に前記のスライド１２に取り付けられる。変形可能な本体１６の上面１９は、磁気読み出し／書き込みヘッドＨを支持する。ピエゾアクチュエータ２０は、変形可能な本体１６の第１側面及びポスト１８との間に、スライド１２に対して静止して配置される。ピエゾアクチュエータ２０及びポスト１８の方へ変形可能な本体を押し付ける一組のスプリング２４によって、ピエゾアクチュエータ２０は、ポスト１８及び変形可能な本体の間で予荷重を与えられる。
【０００６】
位置決め動作は、２つのステップから成る。低精度位置決めは、ステッパモータ（図示せず）により回転する親ネジ１０を誘導することにより達成され、予め定められた位置の近傍にスライド１２、変形可能な本体１６、及び磁気ヘッドＨの直線運動を起こす。低精度位置決めの完了と同時に、高精度位置決め機構は、変形可能な本体１６及び磁気読み書きヘッドＨを検査器の指定された精度内で配置するために、ピエゾアクチュエータ２０により起動させられる。指定された許容度内に磁気読み書きヘッドＨを配置するために必要な時間を、検査器の整定時間と称する。効率的なテスト手順は、整定時間ができるだけ短いことを必要とする。
【０００７】
多くの重大な磁気ヘッド及びディスクテスト（例えば、磁気−抵抗（ＭＲ）読み書きヘッドの読み書きオフセットの測定、またはトラック分布測定）は、磁気読み書きヘッドが、その元の位置から異なる小さなオフセットで繰り返し別の場所に移されることを必要とする。ほとんどの場合、ヘッドの位置におけるこれらの僅かな変化は、低精度位置決め機構の起動なしに、高精度位置決め機構のみを使用して達成できる。テスト期間を最小にすることが望ましいので、各高精度位置決め動作は、できるだけ迅速に実行されなければならない。
【０００８】
しかし、親ネジ１０、スライド１２、ピエゾアクチュエータ２０、ポスト１８、変形可能な本体１６、その他が一緒に固有共振周波数を有する複雑な機械的なシステムを形成する点に注意することは、重要である。低精度位置決め装置のステッパモータが、低精度位置決めの間、あまりに速くスライド１２を移動する場合、またはピエゾアクチュエータ２０が、位置決めの間、あまりに速く駆動される場合、ヘッド配置の時間は減少するが、このシステムに過大な振動が発生し、結果的に整定時間の増加をもたらす。
【０００９】
ピエゾアクチュエータの最適応答時間は、所定の位置決め精度に対する最小整定時間に対応する。この応答時間は、スライド１２の質量及び剛性、変形可能な本体１６の質量、ピエゾアクチュエータ２０の剛性、ポスト１８の剛性、親ネジナット１４の剛性、及び親ネジ支持ユニット（図示せず）の剛性の関数である。より小さい各々の質量、及びより高い剛性、より速いピエゾアクチュエータ２０が、最小の整定時間を達成するために駆動される。
【００１０】
一定基準の機械的な構成が、スライド１２の剛性を維持すると共に、親ネジナット１４及びピエゾアクチュエータ２０を適切にスライド１２に取り付けるために必要とされるので、スライド１２の質量は最小限以下に減少できない。同様に、一定の機械的な構成が適切に磁気読み書きヘッドＨを変形可能な本体１６に取り付けるために必要とされるので、変形可能な本体１６の質量は最低限までだけ減少できる。部品サイズ、材料剛性、及びより高い剛性の商用部品の有効性を含む制限のために、一定の量を越えて剛性を増加させることは可能ではない。換言すれば、ヘッド／ディスク検査器の従来の高精度位置決め機構は、テスト速度の更なる増加を制限する固有の動的特性を有する。
【００１１】
変形可能な本体１６に加えられる力Ｆからの反作用Ｒは、ピエゾアクチュエータ２０によりポスト１８、スライド１２、及びナット１４によって、親ネジ１０に伝達されるので、上記した従来技術の高精度位置決めシステムは、それゆえに、振動の影響を受けやすい。各位置決め動作で、前記のシステムは振動し、従って、システムが実質的に安定した状態に落ちつくまで、測定は開始できない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気ディスク／ヘッド検査器、及び検査器の高精度位置決め機構の動的特性を改良する方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、前記の検査器を提供し、親ネジ、ナット、スライド、ピエゾアクチュエータにより、及び別々の低精度及び高精度位置決め機構を有するスピンスタンドの変形可能な本体により形成されるシステム内の振動を減少させるかまたは除去する方法を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、テストの間、磁気ヘッドの位置決めを早める前記の検査器及び方法を提供することである
【００１５】
更なる本発明の目的は、テストの精度及び速度に対する有害な効果のない重いテスト測定機構の使用を許容する前記の検査器及び方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
更に詳細には、本発明はテストされる読み書きヘッドを支持する第１アクチュエータ及び本体に加えて、スピンスタンドが補助本体及び補助アクチュエータを備えるという原理に基づいている。両方のアクチュエータは、同時に、及び相互に反対方向に作動する。
【００１７】
第１システムのアクチュエータの剛性の変形可能な本体の質量に対する比率が、補助システムのアクチュエータの剛性の変形可能な本体の質量に対する比率に等しいように、両方の本体の質量及びアクチュエータの剛性は選択される。更に、変形可能な本体の質量とメインシステムのアクチュエータの展開係数の積が、変形可能な本体の質量と補助システムのアクチュエータの展開係数の積に等しいように、両方の本体の質量及びアクチュエータ（加えられたユニット電圧当たりのアクチュエータの長さの変化）の展開係数は選択される。両方の本体の質量、両方のアクチュエータの剛性及び展開係数のこの選択については、同じ制御電圧が両方のアクチュエータに適用されるとき、両方の本体に作用している力は大きさが等しく、方向が反対であり、それゆえに互いに釣り合う。これは高精度位置決め機構内の振動の効果から親ネジを保護し、システム整定時間を最小にする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、動的に改良された高精度位置決め機構を有する検査器の好ましい実施例を参照して、更に詳細に記載されている。
【００１９】
図２は、２つの相互に向かい合い、釣り合っているシステムを有し、ピエゾアクチュエータ６２，６４及び変形可能な本体４６，４８のような各アクチュエータから成る、本発明の好ましい実施例による検査器の模式的な側面図である。図３は、図２の装置の平面図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、検査器は、ベースプレート３６により支持されるガイドレール３３，３４に沿って誘導されるスライド３０を含む。従来の検査器では、スライド３０において、固定されるナット４０とかみ合い、ベースプレート３６に設置されるステッパモータ４２により回転させられる親ネジ３８によって、スライド３０はガイド３３，３４に沿って移動する。磁気ディスク９０を回転させるための従来のスピンドル及びスピンドルドライブ機構は、示されない。スライド３０は、スライド３０に正確に取り付けれれ、またはスライド３０と一体的に作られて、中間位置のスライド３０の上面から上方へ延びる垂直ポスト４４を含む。
【００２１】
第１の及び補助の変形可能な本体４６，４８は、それぞれポスト４４の各側面に配置される。各変形可能な本体４６，４８は、従来技術と関連して、図１に示されるそれと類似の構造を有することができる。本体４６，４８は、それぞれ、トラス壁５４，５６及び５８、６０を有する空洞の平行六面体の形である。これらのトラス壁は、各々の壁の残りの部分より剛性が低い部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’をそれぞれ含む。各変形可能な本体４６，４８のより低い部分５０，５２は、スライド３０の上面に正確に取り付けられる。各変形可能な本体の上部部分７６，７８は、トラス壁５４，５６及び５８，６０により、垂直方向にそれぞれ支持される。それが、ピエゾアクチュエータ６２，６４により上部部分７６，７８に加えられる外部の力の効果のもとで変形することができ、トラス壁５４，５６及び５８，６０と垂直でより低い部分５０，５２と平行な縦方向に上部部分をそれぞれ動かすように、より低い剛性部分は変形能を平行六面体に与える。変形可能な本体４６，４８の上部部分７６、７８及びポスト４４の接面の間に取り付けらたスプリング６６，６８及び７０，７２によって、アクチュエータは予め応力を加えられる。
【００２２】
ピエゾアクチュエータ６２，６４の作用端は、スプリング６６，６８及び７０，７２の力により、各々の変形可能な本体４８，４６の方へ押し付けられる。ピエゾアクチュエータ６２，６４の長さが電圧Ｓ（図３を参照のこと）を加えることにより変化するとき、小さい直線移動を行う平行なリンク機構として、変形可能な本体４８，４６は作動する。
【００２３】
各ピエゾアクチュエータは、その入力に加えられる電圧に応答して、その直線寸法を変化させる標準の圧電装置である。ピエゾアクチュエータの第１の特性は、展開係数α（加えられたユニット電圧当たりのアクチュエータ長さの変化）である。市販のピエゾアクチュエータの実施例は、Morgan Matroc Inc.、オハイオ州、米国により生じる商標ＰＺＴ‐５Ｈのもとで販売される装置である
【００２４】
上記の構成は、垂直方向の高い剛性、及び読み書きヘッド移動の方向の高い位置決め精度を有する装置を提供することを可能にする。変形可能な本体において、ピエゾアクチュエータ６４により引き起こされる微細な移動は、最大２５マイクロメートルのオーダである。
【００２５】
変形可能な本体４６は、交代でテストされる読出し／書込み磁気ヘッドＨ１を支持するアーム３２を、その最上部部分７６の表面で支持する。ヘッドＨ１は、所定の位置に公知技術である方法で適切に固定される。変形可能な本体４６、ピエゾアクチュエータ６４、及びスプリング７０，７２が第１の、またはメインの高精度位置決めシステムを形成し、一方、変形可能な本体４８、ピエゾアクチュエータ６２、及びスプリング６６，６８は補助または釣り合っているシステムを形成する。両方のシステムのアクチュエータ６２，６４は、同時に、及び互いに反対方向へ作動する。好ましい実施例において、第１システムのアクチュエータの剛性の変形可能な本体の質量に対する比率が、補助システムのアクチュエータの剛性の変形可能な本体の質量に対する比率に等しいように、両方の本体の質量及びアクチュエータの剛性は選択される。加えて、変形可能な本体の質量とメインシステムのアクチュエータの展開係数の積が、変形可能な本体の質量と補助システムのアクチュエータの展開係数の積と実質的に等しいように、両方の本体の質量及びアクチュエータの展開係数は選択される。両方の本体の質量、両方のアクチュエータの剛性、及び展開係数の適当な選択については、両方の本体に作用している力は大きさが等しく、方向が反対であり、それゆえに互いに釣り合う。これは、高精度位置決め機構の振動の効果から親ネジを交代で保護するポスト４４における振動の実質的な除去をもたらし、このことにより読み書きヘッドの整定時間を減少させる。
【００２６】
前記の比率（ｋ1／ｍ1）及び（ｋ2／ｍ2）（ｍ1及びｍ2は、それぞれ、変形可能な本体４６及び４８の質量であり、ｋ１及びｋ２は、それぞれ、アクチュエータ６４及び６２の剛性である）が、両方のシステムの振動周波数を定義する。前記の積（ｍ1＊α1）及び（ｍ2＊α2）（α1及びα2は、それぞれ、アクチュエータ６４及び６２の展開係数である）が、それぞれ、変形可能な本体４６及び４８に加えられる力を定義し、それはポスト４４に反作用力として伝達される。比率及び積が等しいとき、機械的なシステムの周波数及び力は同様に等しい。従って、ポスト４４に加えられる正味の力は無視してよいかゼロであり、ポスト４４における振動は除去される。この方法で、親ネジ３８は高精度位置決め機構の振動の効果から保護され、システムを配置する整定時間は減少する。
【００２７】
変形可能な本体及びピエゾアクチュエータは、同一である必要はない。上述の通り、高精度位置決めシステムの動的特性を改良するための第１の重要な点は、（ｋ1／ｍ1）＝（ｋ2／ｍ2）及び（ｍ1＊α1）＝（ｍ2＊α2）である。例えば、１つの変形可能な本体はアルミニウムから製作でき、他は真鍮から製作でき、ピエゾアクチュエータはサイズが異なるかもしれず、材料が異なるかもしれない。
【００２８】
変形可能な本体４６の動きは、直線の光学エンコーダ５０により、好ましくは測定される。この計測器は、直線のガラス製のスケールとして参照され、変形可能な本体４６の側壁に正確に取り付けられた可動部分５０ａ、及びベースプレート３６に固定された光学センサを含む静止部分５０ｂから成る。センサ５０ｂによって、発生する信号は、ベースプレート３６に関するスライド３０の動き、及びスライド３０の動きと同じ方向に沿って変形可能な本体４６の変形の総和を表す、変形可能な本体４６の上部部分７６の動きに対応する。直線の光学エンコーダ５０は、例えば、Heidenhain Corporation, Schaumburg、イリノイ州、米国により生産される標準の装置（モデルＬＩＰ４０１Ｒ）である。この計測器は、マイクロメートルのオーダの距離を測定することができ、計測器に取り付けられる補間回路（図示せず）によって、ディジタル信号にその出力信号を挿入する。
【００２９】
図３に示すように、好ましい実施例において、両方のピエゾアクチュエータ６２，６４は、線Ｌ１及びＬ２により電圧源Ｓに並列に電気的に接続される。この方法で、第１及び補助システムは同時に起動され、同期して作動する。
【００３０】
図２及び図３において、スプリング６６，６８、及び７０，７２、及びそれらのアタッチメント（例えばピン６３）の機構は、図形的に示される。この構造は更に詳細に図５に示され、それはスプリング７０，７２を使用するピエゾアクチュエータ（例えば、ピエゾアクチュエータ６４）の１つの予め応力を加えられたアタッチメントを例示している部分断面図である。第２ピエゾアクチュエータ６２は、類似のアタッチメントを有することができる。類似の機能性を有する代わりの構造は、図４に示される。
【００３１】
図４に示すように、ピエゾアクチュエータ６４は、変形可能な本体４６の最上部７６（図２を参照のこと）に押し付けられ、段付きボルト８０ａ、８０ｂ及びポスト４４の間の圧縮で作動するスプリング８８ａ、８８ｂによって、推進器８４及び変形可能な本体４６の間のその作用位置において、締めつけられる。推進器８４は、ポスト４４における開口部８６に挿入され、推進器８４のフランジ８４ａを通過して変形可能な本体４６の中にねじ込まれるボルト８４ｂ、８４ｃによって、ポスト４４に取り付けられる。段付きボルト８０ａ、８０ｂは、変形可能な本体４６の最上部７６の内側の開口部９２ａ、９２ｂにはめ込まれ、ポスト４４の方へ変形可能な本体４６の最上部７６を引っ張るために作動し、それゆえに、ピエゾ適所にいるアクチュエータ６４を締めつける。
【００３２】
ピエゾアクチュエータ６４が印加電圧Ｓのもとで長さが増加して、ポスト４４から反対方向に最上部７６を移動するとき、スプリング８８ａ、８８ｂは段付きボルト８０ａ、８０ｂをポスト４４の方へ引っ張るために作動し、それによって、ポスト４４の推進器８４、ピエゾアクチュエータ６４、及び変形可能な本体４６の最上部７６との接触を保証している。同様に、印加電圧Ｓが減らされ、ピエゾアクチュエータ６４が長さにおいて、減少するとき、段付きボルト８０ａ、８０ｂと協力して、変形可能な本体４６の最上部７６をポスト４４の方へ引っ張り、印加電圧Ｓによって、ピエゾアクチュエータ６４に対する最上部７６の位置の正確な制御を確実にする。
【００３３】
ピエゾアクチュエータ６４が締めつけられた状態で、小さい距離Ｇがピエゾアクチュエータ６４のポスト４４とかみ合っている端面の間に残るように、推進器８４の前端は、ポスト４４の表面からピエゾアクチュエータ６４の方へ突き出る。これは、ピエゾアクチュエータ６４の除去及び置き換えを容易にする。ピエゾアクチュエータ６４を取り除くために、ボルト８４ｂ、８４ｃはゆるめることができ、推進器８４はピエゾアクチュエータ６４から反対方向にシフトした。
【００３４】
変形可能な本体４６をポスト４４の方向への極端な変形から保護するために、ピエゾアクチュエータ６４が取り除かれるとき、装置は正確にスライド３０に取り付けられる止め具８２ａ、８２ｂを備える（止め具のアタッチメント手段は示されない）。
【００３５】
ピエゾアクチュエータ６４がスプリング７０，７２を使用して予め応力を加えられ、張力のもとで作動する他の構成が、図５に示される。（ピン６３の間に取り付けられる）スプリング７０、７２は、ポスト４４の方へ変形可能な本体４６の最上部７６を押し付けるために作動する。ピエゾアクチュエータ６４がポスト４４と変形可能な本体４６の間に配置されるとき、その長さ（それは印加電圧Ｓのもとで変化する）は変形可能な本体４６の最上部７６の移動の量を制御する。スプリング７０，７２は、ピエゾアクチュエータ６４、ポスト４４、及び最上部７６との接触を保証する。さらに、最上部７６をポスト４４の方へ引っ張ることにより、スプリング７０，７２は、最上部７６の移動がピエゾアクチュエータ６４の長さだけにより制御されることを保証する。図４の配列と同様に、変形可能な本体４６をポスト４４の方向への極端な変形から保護するために、ピエゾアクチュエータ６４が取り除かれるとき、装置は正確にスライド３０に取り付けられる止め具８２ａ、８２ｂを備える（止め具のアタッチメント手段は示されない）。
【００３６】
高精度位置決め機構の動作は、図２及び図３を参照して記載されている。ステッパモータ４２から駆動される親ネジ３８による低精度位置決めが完了し、スライド３０の適当な位置への配置が完了すると、読み書きヘッドＨ１が最終的な目標位置から一定の範囲で停止するように、本発明の高精度位置決め機構は、電気制御電圧Ｓをコントローラ１０１において、好ましくは並列に接続され、従って同時に作動する両方のピエゾアクチュエータ６２，６４に加えることにより起動させられる。上記したように、アクチュエータ６２，６４は反対方向の変形可能な本体４８，４６を移動するために作動する。
【００３７】
電気制御電圧Ｓの効果のもとに、各アクチュエータ６２，６４は、印加電圧のレベルに比例してその直線寸法を変化させる。アクチュエータ６２，６４が直線寸法において、変化するとき、それらの長さの変化が各々の変形可能な本体４６，４８の上部７６，７８の移動を引き起こす。弱められた部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の存在が原因で、本体４８、４６が平行なリンク機構のように変形し、即ち、それらの上部分７６，７８は、より低い部分５０，５２に関して、ピエゾアクチュエータ６２、６４の変形の方向の位置を変えられ、それら自身と厳密に平行であり、従って、より低い部分と厳密に平行である。
【００３８】
ピエゾアクチュエータ４６の展開と縮小の結果として、読み書きヘッドＨ１を支持しているアーム３２は、磁気ディスク９０（図２）に関して位置を変えられる。同時に、ディスク９０の方の方向の力Ｆの効果のもとでの第１の変形可能な本体４６の移動については、アクチュエータ６２は補助の変形可能な本体４８に加えられ、力Ｆと等しいが反対方向の力Ｒをつくり出す。ポスト４４における振動が実質的に除去されるように、両方の力Ｆ、Ｒは互いに釣り合う。これは、親ネジ３８への振動の伝達を防止し、従って、高精度位置決めシステムの整定時間を非常に早める。従って、条件はヘッド／ディスクテスト手順の速度を上げるためにつくり出される。
【００３９】
実験結果は、本発明の検査器が、通常の従来技術検査器と比較して、整定時間の少なくとも４分の３倍の減少を可能にすることを立証した。
【００４０】
ディスク／ヘッド検査器、例えば、Guzik Technical Enterprisesにより生産されたＳ１７０１検査器は、同じスライド上に両方の変形可能な本体を配置するための十分な余地を提供しない。このことから、図６は、アーム３２及び読み書きヘッド１１２の支えとなり、上部プレート１０２が設置された第１本体１００が別々の第１スライド１０４取り付けられる、本発明の別の実施例を例示する。補助の変形可能な本体１１０を支持し、親ネジ１１２により直線可動であり、ステッパモータ１１４により駆動される補助のスライド１０８のように、第１スライドｌ０４は、同じ、または異なるガイドレール１０６に沿って誘導できる。補助のスライド１０８の動きは、ピエゾアクチュエータ１１８、及びスプリング１２２ａ、ｌ２２ｂを中継して、図５で示す類似の方法で、第１のスライド１０４に伝達される。図６において、ピエゾアクチュエータ１１６、１１８を締めつけるための機構は、図形的にスプリング１２０ａ、１２０ｂ、１２２ａ、１２２ｂの形で示される。しかし、構造的に、それらは図５と同じものであってもよい。第１本体１００は独立してそれ自身のスライド１０４の上を移動するので、それは好ましくは変形可能な本体よりむしろ固定した本体を含む。残留する構造上の特徴、及び両方のシステムの（剛性／質量）比率及び（質量＊展開係数）積の同等性に関する条件は、好ましくは上記の第１実施例の機構と同じ条件である。図６の実施例の機構は、図２及び３を参照して記載されているものと類似の方法で作動する。
【００４１】
第２の本発明の別の実施例が、図７において、例示される。本実施例において、ベースプレート２００は、正確にステッパモータ２０２を支持し、３つの順に配置されたスライド（即ち、第１スライド２０６、第２スライド２０８及び第３スライド２１０）を摺動しながら支持するガイドレール２０４を含む。第２スライド２０８は、ステッパモータ２０２により回転させられる親ネジ２１２によって、ガイド２０４に沿って直線的に駆動される。親ネジ２１２は、それとともに、係合のない第１スライド２０６の開口部２１４を通過する。
【００４２】
先に述べた実施例の第１スライド２０６、及び第２スライド２０８の間の結合は、スプリング２１８ａ、２１８ｂにより同じ方法で予め応力を加えられるピエゾアクチュエータ２１６を中継して完成される。同様に、第２スライド２０８及び第３スライド２１０の間の結合は、スプリング２２２ａ、２２２ｂによって、予め応力を加えられるピエゾアクチュエータ２２０を中継して完成される。本実施例において、スライド２０６及び２１０は変形可能な本体よりむしろ剛体であり、その理由は、微小変位は動きについてはガイド２０４に沿って行われるからである。
【００４３】
図７のシステムの動作の原理は、前の実施例と同じものである。それらが同期をとって、反対方向に動くように、磁気ヘッドＨ３を搬送するスライド２１０からの反作用力は、反作用力によりスライド２０６から出される力により釣り合う。
【００４４】
図２の第２の変形可能な本体４８が、磁気ヘッドＨ４を置き換え可能な磁気ディスク３０８に関して搬送する変形可能な本体３０６を支持する第１のスライド３０４と同じガイド３０２に沿って誘導される剛体３００と取り替えられる以外、図８に示される第３の別の実施例は、動作において、図２のそれと類似である。動作の原理は、同じままである。
【００４５】
従って、発明がスピンスタンドの高精度位置決め機構の動的特性を改良し、磁気ヘッドテスト動作を早め、テストの速度及び精度に対する有害な効果のない重い測定機構の使用を許容する装置及び方法を提供することが示された。
【００４６】
親ネジに作用する力が釣り合うので、光学エンコーダのような重い測定器を試験器に備え付けることが可能になり、その重さは測定の速度を減衰させない。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施例について記載したが、特許請求の範囲によって、定められる本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【００４８】
例えば、ただ１つの読み書きヘッドが図面の簡単さのために第１の変形可能な本体に示されているが、この本体が複数の読み書きヘッドを支持できることは理解される。ヘッドは、例えば、２つのスピンドルにより支持される２つのディスクと共に、テストを行うために両方の変形可能な本体に取り付けることができる。変形可能な本体は、出願と異なる構成及び材料を有することができる。ピエゾアクチュエータは、変形可能な本体より、むしろポストにねじ込まれるボルトによって、締めつけることができる。粗い位置決めは、親ネジによって、より、むしろ直線のサーボモータにより行われることができる。スライドは、流体静力学ベアリングにおいて、誘導できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】変形可能な本体を含む従来の高精度位置決め機構の模式的な側面図である。
【図２】各々がピエゾアクチュエータ、及び変形可能な本体から成る、２つの相互に向かい合い、釣り合っている本発明のシステムを含む高精度位置決め機構の側面略図である。
【図３】図２の装置の平面図である。
【図４】圧縮状態のスプリングが使用されたピエゾアクチュエータの、予め応力を加えられたアタッチメントのための機構を例示している部分断面図である。
【図５】引っ張り状態のスプリングが使用されたピエゾアクチュエータの、予め応力を加えられたアタッチメントのための機構を例示している部分断面図である。
【図６】テストされるヘッドを支持する固定した本体が別々のスライドに設置される、本発明の別の実施例によって、作られる装置の側面略図である。
【図７】両方の本体が固定していて、別々のスライドに設置される本発明の別の実施例の側面略図である。
【図８】テストされるヘッドを支持する変形可能な本体がメインのスライドに設置され、固定した釣り合っている本体は別のスライドに設置される本発明の別の実施例の側面略図である。
【符号の説明】
１０ 親ネジ
１２ スライド
１４ ナット
１６ 本体
１７ 表面
１８ ポスト
１９ 上面
２０ ピエゾアクチュエータ
２４ スプリング
３０ スライド
３２ アーム
３３ ガイドレール
３６ ベースプレート
３８ 親ネジ
４０ ナット
４２ ステッパモータ
４４ ポスト
４６ 本体
４８ 本体
５０ 光学エンコーダ
５０ａ 可動部分
５０ｂ 静止部分
５４ トラス壁
６２ アクチュエータ
６３ ピン
６４ アクチュエータ
６６ スプリング
７０ スプリング
７６ 最上部
８０ａ ボルト
８２ａ 止め具
８４ 推進器
８４ａ フランジ
８４ｂ ボルト
８６ 開口部
８８ａ スプリング
９０ 磁気ディスク
９２ａ 開口部
１００ 本体
１０１ コントローラ
１０２ 上部プレート
１０４ スライド
１０６ ガイドレール
１０８ スライド
１１０ 本体
１１２ 親ネジ
１１４ ステッパモータ
１１６ ピエゾアクチュエータ
１１８ ピエゾアクチュエータ
１２０ａ スプリング
１２２ａ スプリング
２００ ベースプレート
２０２ ステッパモータ
２０４ ガイドレール
２０６ スライド
２０８ スライド
２１０ スライド
２１２ 親ネジ
２１４ 開口部
２１６ ピエゾアクチュエータ
２１８ａ スプリング
２２０ ピエゾアクチュエータ
２２２ａ スプリング
３００ 剛体
３０２ ガイド
３０４ スライド
３０６ 本体
３０８ 磁気ディスク
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ビード及びディスク検査器に関する。更に詳細には、本発明は磁気ヘッド／ディスク検査器内の高精度位置決め機構の動的特性を改良するための装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヘッド／ディスク検査器は、磁気ヘッド及びディスクの特性（例えば信号対雑音比、トラック分布、その他）をテストするために使用される計測器である。検査器は、動作の間、実際のハードディスク装置で起きるディスクに対するヘッドの動作をシミュレーションしなければならない。各検査器は２つの構成要素から成り、それらは、スピンスタンドと一般に呼称する、ディスクに対するヘッドの動きを実行する機械的な構成要素、及び測定、計算、及び測定された信号の解析を担当する電子的な構成要素である。試験結果は、両方の構成要素の精度に依存する。
【０００３】
ヘッド及びディスク検査器のための一般的な従来技術のスピンスタンドは、１９９０年に発行された米国特許第４，９０２，８７１号に記載されており、本願明細書にも引用する。それは、ステッパモータを支持する固定ベースプレートを含む。ステッパモータは、同軸的に配置された親ネジに接続している出力軸を含む。親ネジはベアリングにおいて、回転し、直線のスライドに正確に固定されたナットとかみ合う。この方法で、モータの回転は、スライドの直線動作に変換される。スライドは、磁気ヘッドが正確に取り付けられるアームを支持する。アームは、ヘッドの角度の動きを提供するために、スライドに対して回転できる。この方法で、検査器はヘッドの放射状の動き及びスキュー角度の変動の範囲を提供し、ここで、スキュー角度は、磁気ヘッドの縦方向の軸、及び磁気ディスクの同心のトラックから接線方向に延びている線の間の角度である。
【０００４】
磁気記録の密度が増加するように、追加の情報トラックは所定のディスク領域に圧縮される。トラックサイズの減少は、ヘッド位置決めにおける改良された精度の要求を高くする。この難問は、より速い動作速度に対する要求、及び検査器製造、及び検査器動作に対する低いコストによって増す。
【０００５】
試みは、別々の低精度及び高精度位置決め機構を有するヘッド及びディスク検査器を提供することにより磁気ヘッド位置決めの精度を改良するために実行された。この種の検査器は、同じ出願人により係属中の１９９７年３月７日に出願の米国特許出願番号第０８／８１３３４５号に開示されており、本願明細書にも引用される。この検査器において、低精度位置決め機構は、上記の従来の位置決め機構と同じものである。高精度位置決め機構の断片的な側面図は、従来技術の図１に示される。この実施例は、親ネジ１０とかみ合うのに適しているナット１４の支えとなるスライド１２、及び例えば変形可能な平行六面体の形である変形可能な本体１６を含む。変形可能な本体１６のより低い表面１７は、正確に前記のスライド１２に取り付けられる。変形可能な本体１６の上面１９は、磁気読み出し／書き込みヘッドＨを支持する。ピエゾアクチュエータ２０は、変形可能な本体１６の第１側面及びポスト１８との間に、スライド１２に対して静止して配置される。ピエゾアクチュエータ２０及びポスト１８の方へ変形可能な本体を押し付ける一組のスプリング２４によって、ピエゾアクチュエータ２０は、ポスト１８及び変形可能な本体の間で予荷重を与えられる。
【０００６】
位置決め動作は、２つのステップから成る。低精度位置決めは、ステッパモータ（図示せず）により回転する親ネジ１０を誘導することにより達成され、予め定められた位置の近傍にスライド１２、変形可能な本体１６、及び磁気ヘッドＨの直線運動を起こす。低精度位置決めの完了と同時に、高精度位置決め機構は、変形可能な本体１６及び磁気読み書きヘッドＨを検査器の指定された精度内で配置するために、ピエゾアクチュエータ２０により起動させられる。指定された許容度内に磁気読み書きヘッドＨを配置するために必要な時間を、検査器の整定時間と称する。効率的なテスト手順は、整定時間ができるだけ短いことを必要とする。
【０００７】
多くの重大な磁気ヘッド及びディスクテスト（例えば、磁気−抵抗（ＭＲ）読み書きヘッドの読み書きオフセットの測定、またはトラック分布測定）は、磁気読み書きヘッドが、その元の位置から異なる小さなオフセットで繰り返し別の場所に移されることを必要とする。ほとんどの場合、ヘッドの位置におけるこれらの僅かな変化は、低精度位置決め機構の起動なしに、高精度位置決め機構のみを使用して達成できる。テスト期間を最小にすることが望ましいので、各高精度位置決め動作は、できるだけ迅速に実行されなければならない。
【０００８】
しかし、親ネジ１０、スライド１２、ピエゾアクチュエータ２０、ポスト１８、変形可能な本体１６、その他が一緒に固有共振周波数を有する複雑な機械的なシステムを形成する点に注意することは、重要である。低精度位置決め装置のステッパモータが、低精度位置決めの間、あまりに速くスライド１２を移動する場合、またはピエゾアクチュエータ２０が、位置決めの間、あまりに速く駆動される場合、ヘッド配置の時間は減少するが、このシステムに過大な振動が発生し、結果的に整定時間の増加をもたらす。
【０００９】
ピエゾアクチュエータの最適応答時間は、所定の位置決め精度に対する最小整定時間に対応する。この応答時間は、スライド１２の質量及び剛性、変形可能な本体１６の質量、ピエゾアクチュエータ２０の剛性、ポスト１８の剛性、親ネジナット１４の剛性、及び親ネジ支持ユニット（図示せず）の剛性の関数である。より小さい各々の質量、及びより高い剛性、より速いピエゾアクチュエータ２０が、最小の整定時間を達成するために駆動される。
【００１０】
一定基準の機械的な構成が、スライド１２の剛性を維持すると共に、親ネジナット１４及びピエゾアクチュエータ２０を適切にスライド１２に取り付けるために必要とされるので、スライド１２の質量は最小限以下に減少できない。同様に、一定の機械的な構成が適切に磁気読み書きヘッドＨを変形可能な本体１６に取り付けるために必要とされるので、変形可能な本体１６の質量は最低限までだけ減少できる。部品サイズ、材料剛性、及びより高い剛性の商用部品の有効性を含む制限のために、一定の量を越えて剛性を増加させることは可能ではない。換言すれば、ヘッド／ディスク検査器の従来の高精度位置決め機構は、テスト速度の更なる増加を制限する固有の動的特性を有する。
【００１１】
変形可能な本体１６に加えられる力Ｆからの反作用Ｒは、ピエゾアクチュエータ２０によりポスト１８、スライド１２、及びナット１４によって、親ネジ１０に伝達されるので、上記した従来技術の高精度位置決めシステムは、それゆえに、振動の影響を受けやすい。各位置決め動作で、前記のシステムは振動し、従って、システムが実質的に安定した状態に落ちつくまで、測定は開始できない。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気ディスク／ヘッド検査器、及び検査器の高精度位置決め機構の動的特性を改良する方法を提供することである。
【００１３】
本発明の別の目的は、前記の検査器を提供し、親ネジ、ナット、スライド、ピエゾアクチュエータにより、及び別々の低精度及び高精度位置決め機構を有するスピンスタンドの変形可能な本体により形成されるシステム内の振動を減少させるかまたは除去する方法を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、テストの間、磁気ヘッドの位置決めを早める前記の検査器及び方法を提供することである
【００１５】
更なる本発明の目的は、テストの精度及び速度に対する有害な効果のない重いテスト測定機構の使用を許容する前記の検査器及び方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
更に詳細には、本発明はテストされる読み書きヘッドを支持する第１アクチュエータ及び本体に加えて、スピンスタンドが補助本体及び補助アクチュエータを備えるという原理に基づいている。両方のアクチュエータは、同時に、及び相互に反対方向に作動する。
【００１７】
第１システムのアクチュエータの剛性の変形可能な本体の質量に対する比率が、補助システムのアクチュエータの剛性の変形可能な本体の質量に対する比率に等しいように、両方の本体の質量及びアクチュエータの剛性は選択される。更に、変形可能な本体の質量とメインシステムのアクチュエータの展開係数の積が、変形可能な本体の質量と補助システムのアクチュエータの展開係数の積に等しいように、両方の本体の質量及びアクチュエータ（加えられたユニット電圧当たりのアクチュエータの長さの変化）の展開係数は選択される。両方の本体の質量、両方のアクチュエータの剛性及び展開係数のこの選択については、同じ制御電圧が両方のアクチュエータに適用されるとき、両方の本体に作用している力は大きさが等しく、方向が反対であり、それゆえに互いに釣り合う。これは高精度位置決め機構内の振動の効果から親ネジを保護し、システム整定時間を最小にする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明は、動的に改良された高精度位置決め機構を有する検査器の好ましい実施例を参照して、更に詳細に記載されている。
【００１９】
図２は、２つの相互に向かい合い、釣り合っているシステムを有し、ピエゾアクチュエータ６２，６４及び変形可能な本体４６，４８のような各アクチュエータから成る、本発明の好ましい実施例による検査器の模式的な側面図である。図３は、図２の装置の平面図である。
【００２０】
図２及び図３に示すように、検査器は、ベースプレート３６により支持されるガイドレール３３，３４に沿って誘導されるスライド３０を含む。従来の検査器では、スライド３０において、固定されるナット４０とかみ合い、ベースプレート３６に設置されるステッパモータ４２により回転させられる親ネジ３８によって、スライド３０はガイド３３，３４に沿って移動する。磁気ディスク９０を回転させるための従来のスピンドル及びスピンドルドライブ機構は、示されない。スライド３０は、スライド３０に正確に取り付けれれ、またはスライド３０と一体的に作られて、中間位置のスライド３０の上面から上方へ延びる垂直ポスト４４を含む。
【００２１】
第１の及び補助の変形可能な本体４６，４８は、それぞれポスト４４の各側面に配置される。各変形可能な本体４６，４８は、従来技術と関連して、図１に示されるそれと類似の構造を有することができる。本体４６，４８は、それぞれ、トラス壁５４，５６及び５８、６０を有する空洞の平行六面体の形である。これらのトラス壁は、各々の壁の残りの部分より剛性が低い部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’をそれぞれ含む。各変形可能な本体４６，４８のより低い部分５０，５２は、スライド３０の上面に正確に取り付けられる。各変形可能な本体の上部部分７６，７８は、トラス壁５４，５６及び５８，６０により、垂直方向にそれぞれ支持される。それが、ピエゾアクチュエータ６２，６４により上部部分７６，７８に加えられる外部の力の効果のもとで変形することができ、トラス壁５４，５６及び５８，６０と垂直でより低い部分５０，５２と平行な縦方向に上部部分をそれぞれ動かすように、より低い剛性部分は変形能を平行六面体に与える。変形可能な本体４６，４８の上部部分７６、７８及びポスト４４の接面の間に取り付けらたスプリング６６，６８及び７０，７２によって、アクチュエータは予め応力を加えられる。
【００２２】
ピエゾアクチュエータ６２，６４の作用端は、スプリング６６，６８及び７０，７２の力により、各々の変形可能な本体４８，４６の方へ押し付けられる。ピエゾアクチュエータ６２，６４の長さが電圧Ｓ（図３を参照のこと）を加えることにより変化するとき、小さい直線移動を行う平行なリンク機構として、変形可能な本体４８，４６は作動する。
【００２３】
各ピエゾアクチュエータは、その入力に加えられる電圧に応答して、その直線寸法を変化させる標準の圧電装置である。ピエゾアクチュエータの第１の特性は、展開係数α（加えられたユニット電圧当たりのアクチュエータ長さの変化）である。市販のピエゾアクチュエータの実施例は、Morgan Matroc Inc.、オハイオ州、米国により生じる商標ＰＺＴ‐５Ｈのもとで販売される装置である
【００２４】
上記の構成は、垂直方向の高い剛性、及び読み書きヘッド移動の方向の高い位置決め精度を有する装置を提供することを可能にする。変形可能な本体において、ピエゾアクチュエータ６４により引き起こされる微細な移動は、最大２５マイクロメートルのオーダである。
【００２５】
変形可能な本体４６は、交代でテストされる読出し／書込み磁気ヘッドＨ１を支持するアーム３２を、その最上部部分７６の表面で支持する。ヘッドＨ１は、所定の位置に公知技術である方法で適切に固定される。変形可能な本体４６、ピエゾアクチュエータ６４、及びスプリング７０，７２が第１の、またはメインの高精度位置決めシステムを形成し、一方、変形可能な本体４８、ピエゾアクチュエータ６２、及びスプリング６６，６８は補助または釣り合っているシステムを形成する。両方のシステムのアクチュエータ６２，６４は、同時に、及び互いに反対方向へ作動する。好ましい実施例において、第１システムのアクチュエータの剛性の変形可能な本体の質量に対する比率が、補助システムのアクチュエータの剛性の変形可能な本体の質量に対する比率に等しいように、両方の本体の質量及びアクチュエータの剛性は選択される。加えて、変形可能な本体の質量とメインシステムのアクチュエータの展開係数の積が、変形可能な本体の質量と補助システムのアクチュエータの展開係数の積と実質的に等しいように、両方の本体の質量及びアクチュエータの展開係数は選択される。両方の本体の質量、両方のアクチュエータの剛性、及び展開係数の適当な選択については、両方の本体に作用している力は大きさが等しく、方向が反対であり、それゆえに互いに釣り合う。これは、高精度位置決め機構の振動の効果から親ネジを交代で保護するポスト４４における振動の実質的な除去をもたらし、このことにより読み書きヘッドの整定時間を減少させる。
【００２６】
前記の比率（ｋ1／ｍ1）及び（ｋ2／ｍ2）（ｍ1及びｍ2は、それぞれ、変形可能な本体４６及び４８の質量であり、ｋ１及びｋ２は、それぞれ、アクチュエータ６４及び６２の剛性である）が、両方のシステムの振動周波数を定義する。前記の積（ｍ1＊α1）及び（ｍ2＊α2）（α1及びα2は、それぞれ、アクチュエータ６４及び６２の展開係数である）が、それぞれ、変形可能な本体４６及び４８に加えられる力を定義し、それはポスト４４に反作用力として伝達される。比率及び積が等しいとき、機械的なシステムの周波数及び力は同様に等しい。従って、ポスト４４に加えられる正味の力は無視してよいかゼロであり、ポスト４４における振動は除去される。この方法で、親ネジ３８は高精度位置決め機構の振動の効果から保護され、システムを配置する整定時間は減少する。
【００２７】
変形可能な本体及びピエゾアクチュエータは、同一である必要はない。上述の通り、高精度位置決めシステムの動的特性を改良するための第１の重要な点は、（ｋ1／ｍ1）＝（ｋ2／ｍ2）及び（ｍ1＊α1）＝（ｍ2＊α2）である。例えば、１つの変形可能な本体はアルミニウムから製作でき、他は真鍮から製作でき、ピエゾアクチュエータはサイズが異なるかもしれず、材料が異なるかもしれない。
【００２８】
変形可能な本体４６の動きは、直線の光学エンコーダ５０により、好ましくは測定される。この計測器は、直線のガラス製のスケールとして参照され、変形可能な本体４６の側壁に正確に取り付けられた可動部分５０ａ、及びベースプレート３６に固定された光学センサを含む静止部分５０ｂから成る。センサ５０ｂによって、発生する信号は、ベースプレート３６に関するスライド３０の動き、及びスライド３０の動きと同じ方向に沿って変形可能な本体４６の変形の総和を表す、変形可能な本体４６の上部部分７６の動きに対応する。直線の光学エンコーダ５０は、例えば、Heidenhain Corporation, Schaumburg、イリノイ州、米国により生産される標準の装置（モデルＬＩＰ４０１Ｒ）である。この計測器は、マイクロメートルのオーダの距離を測定することができ、計測器に取り付けられる補間回路（図示せず）によって、ディジタル信号にその出力信号を挿入する。
【００２９】
図３に示すように、好ましい実施例において、両方のピエゾアクチュエータ６２，６４は、線Ｌ１及びＬ２により電圧源Ｓに並列に電気的に接続される。この方法で、第１及び補助システムは同時に起動され、同期して作動する。
【００３０】
図２及び図３において、スプリング６６，６８、及び７０，７２、及びそれらのアタッチメント（例えばピン６３）の機構は、図形的に示される。この構造は更に詳細に図５に示され、それはスプリング７０，７２を使用するピエゾアクチュエータ（例えば、ピエゾアクチュエータ６４）の１つの予め応力を加えられたアタッチメントを例示している部分断面図である。第２ピエゾアクチュエータ６２は、類似のアタッチメントを有することができる。類似の機能性を有する代わりの構造は、図４に示される。
【００３１】
図４に示すように、ピエゾアクチュエータ６４は、変形可能な本体４６の最上部７６（図２を参照のこと）に押し付けられ、段付きボルト８０ａ、８０ｂ及びポスト４４の間の圧縮で作動するスプリング８８ａ、８８ｂによって、推進器８４及び変形可能な本体４６の間のその作用位置において、締めつけられる。推進器８４は、ポスト４４における開口部８６に挿入され、推進器８４のフランジ８４ａを通過して変形可能な本体４６の中にねじ込まれるボルト８４ｂ、８４ｃによって、ポスト４４に取り付けられる。段付きボルト８０ａ、８０ｂは、変形可能な本体４６の最上部７６の内側の開口部９２ａ、９２ｂにはめ込まれ、ポスト４４の方へ変形可能な本体４６の最上部７６を引っ張るために作動し、それゆえに、ピエゾ適所にいるアクチュエータ６４を締めつける。
【００３２】
ピエゾアクチュエータ６４が印加電圧Ｓのもとで長さが増加して、ポスト４４から反対方向に最上部７６を移動するとき、スプリング８８ａ、８８ｂは段付きボルト８０ａ、８０ｂをポスト４４の方へ引っ張るために作動し、それによって、ポスト４４の推進器８４、ピエゾアクチュエータ６４、及び変形可能な本体４６の最上部７６との接触を保証している。同様に、印加電圧Ｓが減らされ、ピエゾアクチュエータ６４が長さにおいて、減少するとき、段付きボルト８０ａ、８０ｂと協力して、変形可能な本体４６の最上部７６をポスト４４の方へ引っ張り、印加電圧Ｓによって、ピエゾアクチュエータ６４に対する最上部７６の位置の正確な制御を確実にする。
【００３３】
ピエゾアクチュエータ６４が締めつけられた状態で、小さい距離Ｇがピエゾアクチュエータ６４のポスト４４とかみ合っている端面の間に残るように、推進器８４の前端は、ポスト４４の表面からピエゾアクチュエータ６４の方へ突き出る。これは、ピエゾアクチュエータ６４の除去及び置き換えを容易にする。ピエゾアクチュエータ６４を取り除くために、ボルト８４ｂ、８４ｃはゆるめることができ、推進器８４はピエゾアクチュエータ６４から反対方向にシフトした。
【００３４】
変形可能な本体４６をポスト４４の方向への極端な変形から保護するために、ピエゾアクチュエータ６４が取り除かれるとき、装置は正確にスライド３０に取り付けられる止め具８２ａ、８２ｂを備える（止め具のアタッチメント手段は示されない）。
【００３５】
ピエゾアクチュエータ６４がスプリング７０，７２を使用して予め応力を加えられ、張力のもとで作動する他の構成が、図５に示される。（ピン６３の間に取り付けられる）スプリング７０、７２は、ポスト４４の方へ変形可能な本体４６の最上部７６を押し付けるために作動する。ピエゾアクチュエータ６４がポスト４４と変形可能な本体４６の間に配置されるとき、その長さ（それは印加電圧Ｓのもとで変化する）は変形可能な本体４６の最上部７６の移動の量を制御する。スプリング７０，７２は、ピエゾアクチュエータ６４、ポスト４４、及び最上部７６との接触を保証する。さらに、最上部７６をポスト４４の方へ引っ張ることにより、スプリング７０，７２は、最上部７６の移動がピエゾアクチュエータ６４の長さだけにより制御されることを保証する。図４の配列と同様に、変形可能な本体４６をポスト４４の方向への極端な変形から保護するために、ピエゾアクチュエータ６４が取り除かれるとき、装置は正確にスライド３０に取り付けられる止め具８２ａ、８２ｂを備える（止め具のアタッチメント手段は示されない）。
【００３６】
高精度位置決め機構の動作は、図２及び図３を参照して記載されている。ステッパモータ４２から駆動される親ネジ３８による低精度位置決めが完了し、スライド３０の適当な位置への配置が完了すると、読み書きヘッドＨ１が最終的な目標位置から一定の範囲で停止するように、本発明の高精度位置決め機構は、電気制御電圧Ｓをコントローラ１０１において、好ましくは並列に接続され、従って同時に作動する両方のピエゾアクチュエータ６２，６４に加えることにより起動させられる。上記したように、アクチュエータ６２，６４は反対方向の変形可能な本体４８，４６を移動するために作動する。
【００３７】
電気制御電圧Ｓの効果のもとに、各アクチュエータ６２，６４は、印加電圧のレベルに比例してその直線寸法を変化させる。アクチュエータ６２，６４が直線寸法において、変化するとき、それらの長さの変化が各々の変形可能な本体４６，４８の上部７６，７８の移動を引き起こす。弱められた部分Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ及びＡ’、Ｂ’、Ｃ’、Ｄ’の存在が原因で、本体４８、４６が平行なリンク機構のように変形し、即ち、それらの上部分７６，７８は、より低い部分５０，５２に関して、ピエゾアクチュエータ６２、６４の変形の方向の位置を変えられ、それら自身と厳密に平行であり、従って、より低い部分と厳密に平行である。
【００３８】
ピエゾアクチュエータ４６の展開と縮小の結果として、読み書きヘッドＨ１を支持しているアーム３２は、磁気ディスク９０（図２）に関して位置を変えられる。同時に、ディスク９０の方の方向の力Ｆの効果のもとでの第１の変形可能な本体４６の移動については、アクチュエータ６２は補助の変形可能な本体４８に加えられ、力Ｆと等しいが反対方向の力Ｒをつくり出す。ポスト４４における振動が実質的に除去されるように、両方の力Ｆ、Ｒは互いに釣り合う。これは、親ネジ３８への振動の伝達を防止し、従って、高精度位置決めシステムの整定時間を非常に早める。従って、条件はヘッド／ディスクテスト手順の速度を上げるためにつくり出される。
【００３９】
実験結果は、本発明の検査器が、通常の従来技術検査器と比較して、整定時間の少なくとも４分の３倍の減少を可能にすることを立証した。
【００４０】
ディスク／ヘッド検査器、例えば、Guzik Technical Enterprisesにより生産されたＳ１７０１検査器は、同じスライド上に両方の変形可能な本体を配置するための十分な余地を提供しない。このことから、図６は、アーム３２及び読み書きヘッド１１２の支えとなり、上部プレート１０２が設置された第１本体１００が別々の第１スライド１０４取り付けられる、本発明の別の実施例を例示する。補助の変形可能な本体１１０を支持し、親ネジ１１２により直線可動であり、ステッパモータ１１４により駆動される補助のスライド１０８のように、第１スライドｌ０４は、同じ、または異なるガイドレール１０６に沿って誘導できる。補助のスライド１０８の動きは、ピエゾアクチュエータ１１８、及びスプリング１２２ａ、ｌ２２ｂを中継して、図５で示す類似の方法で、第１のスライド１０４に伝達される。図６において、ピエゾアクチュエータ１１６、１１８を締めつけるための機構は、図形的にスプリング１２０ａ、１２０ｂ、１２２ａ、１２２ｂの形で示される。しかし、構造的に、それらは図５と同じものであってもよい。第１本体１００は独立してそれ自身のスライド１０４の上を移動するので、それは好ましくは変形可能な本体よりむしろ固定した本体を含む。残留する構造上の特徴、及び両方のシステムの（剛性／質量）比率及び（質量＊展開係数）積の同等性に関する条件は、好ましくは上記の第１実施例の機構と同じ条件である。図６の実施例の機構は、図２及び３を参照して記載されているものと類似の方法で作動する。
【００４１】
第２の本発明の別の実施例が、図７において、例示される。本実施例において、ベースプレート２００は、正確にステッパモータ２０２を支持し、３つの順に配置されたスライド（即ち、第１スライド２０６、第２スライド２０８及び第３スライド２１０）を摺動しながら支持するガイドレール２０４を含む。第２スライド２０８は、ステッパモータ２０２により回転させられる親ネジ２１２によって、ガイド２０４に沿って直線的に駆動される。親ネジ２１２は、それとともに、係合のない第１スライド２０６の開口部２１４を通過する。
【００４２】
先に述べた実施例の第１スライド２０６、及び第２スライド２０８の間の結合は、スプリング２１８ａ、２１８ｂにより同じ方法で予め応力を加えられるピエゾアクチュエータ２１６を中継して完成される。同様に、第２スライド２０８及び第３スライド２１０の間の結合は、スプリング２２２ａ、２２２ｂによって、予め応力を加えられるピエゾアクチュエータ２２０を中継して完成される。本実施例において、スライド２０６及び２１０は変形可能な本体よりむしろ剛体であり、その理由は、微小変位は動きについてはガイド２０４に沿って行われるからである。
【００４３】
図７のシステムの動作の原理は、前の実施例と同じものである。それらが同期をとって、反対方向に動くように、磁気ヘッドＨ３を搬送するスライド２１０からの反作用力は、反作用力によりスライド２０６から出される力により釣り合う。
【００４４】
図２の第２の変形可能な本体４８が、磁気ヘッドＨ４を置き換え可能な磁気ディスク３０８に関して搬送する変形可能な本体３０６を支持する第１のスライド３０４と同じガイド３０２に沿って誘導される剛体３００と取り替えられる以外、図８に示される第３の別の実施例は、動作において、図２のそれと類似である。動作の原理は、同じままである。
【００４５】
従って、発明がスピンスタンドの高精度位置決め機構の動的特性を改良し、磁気ヘッドテスト動作を早め、テストの速度及び精度に対する有害な効果のない重い測定機構の使用を許容する装置及び方法を提供することが示された。
【００４６】
親ネジに作用する力が釣り合うので、光学エンコーダのような重い測定器を試験器に備え付けることが可能になり、その重さは測定の速度を減衰させない。
【００４７】
以上、本発明の好ましい実施例について記載したが、特許請求の範囲によって、定められる本発明の範囲から逸脱することなしに種々の変形および変更がなし得ることは、当業者には明らかであろう。
【００４８】
例えば、ただ１つの読み書きヘッドが図面の簡単さのために第１の変形可能な本体に示されているが、この本体が複数の読み書きヘッドを支持できることは理解される。ヘッドは、例えば、２つのスピンドルにより支持される２つのディスクと共に、テストを行うために両方の変形可能な本体に取り付けることができる。変形可能な本体は、出願と異なる構成及び材料を有することができる。ピエゾアクチュエータは、変形可能な本体より、むしろポストにねじ込まれるボルトによって、締めつけることができる。粗い位置決めは、親ネジによって、より、むしろ直線のサーボモータにより行われることができる。スライドは、流体静力学ベアリングにおいて、誘導できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】変形可能な本体を含む従来の高精度位置決め機構の模式的な側面図である。
【図２】各々がピエゾアクチュエータ、及び変形可能な本体から成る、２つの相互に向かい合い、釣り合っている本発明のシステムを含む高精度位置決め機構の側面略図である。
【図３】図２の装置の平面図である。
【図４】圧縮状態のスプリングが使用されたピエゾアクチュエータの、予め応力を加えられたアタッチメントのための機構を例示している部分断面図である。
【図５】引っ張り状態のスプリングが使用されたピエゾアクチュエータの、予め応力を加えられたアタッチメントのための機構を例示している部分断面図である。
【図６】テストされるヘッドを支持する固定した本体が別々のスライドに設置される、本発明の別の実施例によって、作られる装置の側面略図である。
【図７】両方の本体が固定していて、別々のスライドに設置される本発明の別の実施例の側面略図である。
【図８】テストされるヘッドを支持する変形可能な本体がメインのスライドに設置され、固定した釣り合っている本体は別のスライドに設置される本発明の別の実施例の側面略図である。
【符号の説明】
１０ 親ネジ
１２ スライド
１４ ナット
１６ 本体
１７ 表面
１８ ポスト
１９ 上面
２０ ピエゾアクチュエータ
２４ スプリング
３０ スライド
３２ アーム
３３ ガイドレール
３６ ベースプレート
３８ 親ネジ
４０ ナット
４２ ステッパモータ
４４ ポスト
４６ 本体
４８ 本体
５０ 光学エンコーダ
５０ａ 可動部分
５０ｂ 静止部分
５４ トラス壁
６２ アクチュエータ
６３ ピン
６４ アクチュエータ
６６ スプリング
７０ スプリング
７６ 最上部
８０ａ ボルト
８２ａ 止め具
８４ 推進器
８４ａ フランジ
８４ｂ ボルト
８６ 開口部
８８ａ スプリング
９０ 磁気ディスク
９２ａ 開口部
１００ 本体
１０１ コントローラ
１０２ 上部プレート
１０４ スライド
１０６ ガイドレール
１０８ スライド
１１０ 本体
１１２ 親ネジ
１１４ ステッパモータ
１１６ ピエゾアクチュエータ
１１８ ピエゾアクチュエータ
１２０ａ スプリング
１２２ａ スプリング
２００ ベースプレート
２０２ ステッパモータ
２０４ ガイドレール
２０６ スライド
２０８ スライド
２１０ スライド
２１２ 親ネジ
２１４ 開口部
２１６ ピエゾアクチュエータ
２１８ａ スプリング
２２０ ピエゾアクチュエータ
２２２ａ スプリング
３００ 剛体
３０２ ガイド
３０４ スライド
３０６ 本体
３０８ 磁気ディスク
Claims (14)
- 磁気ヘッド及び磁気ディスク検査器において、磁気ディスクに対して磁気ヘッドを配置するための磁気ヘッド位置決め装置であって、
ガイド、
前記ガイドに沿って移動できる第１スライド、
前記ガイドに沿って前記第１スライドを配置するための第１位置決め装置、
磁気ヘッドを支持するために適応させられる磁気ヘッドマウントを含む第１本体、
前記ガイドの方向に前記第１スライドに対して前記第１本体を配置するための第１アクチュエータ、
第２本体、及び
前記第１本体の実質的に反対方向に、前記第１スライドに対して前記第２本体を配置するための第２アクチュエータから成り、
前記第１アクチュエータ及び第２アクチュエータが、印加電圧に応答して直線寸法が変化する圧電アクチュエータから成ることを特徴とする、磁気ヘッド位置決め装置。 - 第１位置決め装置が、前記ガイドに沿って前記第１本体の低精度位置決めを提供することを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。
- 第１アクチュエータが、前記ガイドの方向に前記第１本体の高精度位置決めを提供することを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。
- 前記第２本体が、前記第１本体の反対側に前記第１スライドに関して配置されることを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。
- 前記ガイドが直線であることを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。
- 第１及び第２本体を配置するのに有効な第１及び第２アクチュエータに連結するコントローラを更に含むことを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。
- 前記第１アクチュエータが、前記第１本体に結合して第１の力を加え、
前記第２アクチュエータが、前記第２本体に結合して第２の力を加えることを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。 - 前記第１及び第２本体が、それぞれ予め定められた第１及び第２の質量を有し、
前記第１及び第２のアクチュエータが、それぞれ予め定められた第１及び第２の剛性を有し、
前記第１アクチュエータの剛性と第１本体の質量との比率が、前記第２本体の剛性と第２本体の質量との比率に実質的に等しいことを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。 - 前記第１及び第２本体が、それぞれ予め定められた第１及び第２の質量を有し、
前記第１及び第２アクチュエータが、予め定められた展開係数を有し、
前記第１本体の質量と第１アクチュエータの展開係数の積が、第２本体の質量と第２アクチュエータの展開係数の積に実質的に等しいことを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。 - 前記第１本体及び第２本体が変形可能な本体であり、
各々が平行六面体の形であることを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。 - 前記第１及び第２の変形可能な本体のうちの少なくとも１つは、前記第１スライドに正確に結合されることを特徴とする、請求項１０記載の磁気ヘッド位置決め装置。
- 第２スライドを更に含み、
第１及び第２本体の１つは第１スライドに取り付けられ、もう一方は第２スライドに取り付けられ、
前記第２スライドが前記ガイドの方向に移動できることを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。 - 第２スライドが、前記ガイドに沿って移動できることを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。
- 第１及び第２本体は、独立して前記ガイドに沿って誘導される剛体であることを特徴とする、請求項１記載の磁気ヘッド位置決め装置。
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