JP4576450B2 - 磁気ヘッド位置決め制御装置，磁気ヘッド検査装置及び磁気ディスク検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、磁気ヘッド位置決め制御装置，磁気ヘッド検査装置及び磁気ディスク検査装置に関するものである。例えば、磁気ヘッドを磁気ディスク上の目標のトラックへ位置決めをする検査装置に係り、特にトラックの偏心が大きい場合の検査装置に好適なものである。

磁気ディスクや、磁気ディスクにデータを記録，再生するために使用される磁気ヘッドは、磁気ディスク装置へ組込まれる前に、その特性が検査装置により試験されている（例えば特許文献１）。磁気ヘッドの試験は、ヘッドサスペンションと磁気ヘッドをアセンブルしたヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）の状態で実施される。試験時には磁気ヘッドをスピンドルにより回転された磁気ディスク上で浮上させながら、磁気ディスクへのデータの記録，再生を行う。

精密な位置決めを行うアクチュエータとして、圧電アクチュエータが良く用いられる。圧電アクチュエータの発生変位は、一般的には数μｍ〜２０μｍ程度であるため、微動アクチュエータの変位をそれよりも大きくする場合、機械的に拡大する変位拡大機構を用いることが考えられる。変位拡大機構の基本原理としては、梃子が良く知られており、これを応用して圧電素子の変位を拡大することができる（例えば特許文献２）。

また、前記検査装置において、第１の微動アクチュエータの上に第２の微動アクチュエータが搭載されていることがある（例えば特許文献１）。この場合、第１の微動アクチュエータで磁気ヘッドを偏心に追従させることができる。

特開２００６−２６８９５５号公報 特開２００４−４８９５５号公報

前記試験を行う検査装置において、ＨＧＡは微動アクチュエータ上に固定され、微動アクチュエータが動作することにより、磁気ヘッドは前記磁気ディスク上の目標トラックに追従する。目標トラックは、磁気ディスクの回転中心に対して必ずしも同心円ではなく、回転１次の歪み、すなわち偏心や、それより高い周波数成分の歪みを有す。目標トラックの偏心は、一旦、磁気ディスクに書き込まれた目標トラックの中心が、磁気ディスクをスピンドルに着脱する際の組立誤差などにより、回転中心からずれることにより発生するものや、書き込まれた目標トラックそのものが円ではなく、歪んでいることに起因する。ディスクリートトラックメディア（ＤＴＭ）やビットパターンドメディア（ＢＰＭ）等、磁気ディスク上に予め目標トラックが書き込まれた磁気ディスクにおいては、磁気ディスクをスピンドルに搭載する際に発生する、目標トラックの中心とスピンドルの回転中心との位置ずれにより発生する偏心が大きくなることが考えられる。その場合、磁気ヘッドを搭載したＨＧＡを駆動する、微動アクチュエータのストロークも大きくする必要がある。

例えば、１つのアクチュエータにより、ＨＧＡに搭載された磁気ヘッドを目標トラックに追従させる際、目標トラックの偏心が大きい場合、ＨＧＡを動かすアクチュエータの変位も大きくする必要がある。そこで、ストロークの大きなアクチュエータが必要となるが、位置決め精度が低下する課題がある。ストロークの大きなアクチュエータは、大きな変位を得るために、可動部を支えるばねの剛性を低くする必要があり、アクチュエータの共振周波数が低くなる。これに伴って、位置決め制御系の制御帯域が低くなり、磁気ヘッドの位置決め精度が低下するという課題が発生する。

また、２つのアクチュエータにより、ＨＧＡに搭載された磁気ヘッドを目標トラックに追従させる際、すなわち、第１の微動アクチュエータの上に第２の微動アクチュエータを搭載し、第１の微動アクチュエータで磁気ヘッドを偏心に追従させる場合においては、第２の微動アクチュエータを含む大きな質量を偏心に追従させるための大きな変位で動かす必要がある。その駆動反力で、大きな振動を発生し、ヘッドの位置決め精度が悪くなるという課題が発生する。

上記課題を解決するために、本発明では、第１の微動アクチュエータの上に、第１の微動アクチュエータよりもストロークの大きい第２の微動アクチュエータを搭載する。第２の微動アクチュエータにより、目標トラックの回転１次偏心に対する追従を行い、第１の微動アクチュエータにより回転１次偏心量の補償された目標トラックに対する磁気ヘッドの位置決めを行うことを１つの特徴とする。

本発明の１つの特徴によれば、変位発生量が大きく、位置決め精度の高いヘッド位置決め制御装置が実現できる。

また、目標トラックの偏心が大きな磁気ディスクの検査や、目標トラックの偏心が大きな磁気ディスクを使った磁気ヘッドの精密な検査を行うことができる磁気ヘッド検査装置及び磁気ディスク検査装置を提供できる。

以下、図面を用いて、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の第１の実施例を示す磁気ヘッド位置決め制御装置機構部概観図である。図２は、図１に示した磁気ヘッド位置決め制御装置を用いた磁気ディスク検査装置の機構部概観図である。図３は、図２に示した磁気ディスク検査装置で検査される磁気ディスクとトラックの関係を示した図である。

磁気ディスク検査装置は、磁気ディスクに予め書かれた磁気情報及び、磁気ヘッドで磁気ディスクに書き込んだ磁気情報を、磁気ヘッドで再生して、磁気ディスクの特性を検査する装置である。

図１の磁気ヘッド位置決め制御装置機構部は、第１の微動アクチュエータ、すなわちピエゾステージ１の上に、第２の微動アクチュエータ、すなわちピエゾアクチュエータ７を搭載した構成から成る。ピエゾステージ１は、基体２，可動テーブル３，可動テーブル３を四隅で支持する支持部材３ａ，第１のピエゾ素子４，第１の取付板５を有する。第１のピエゾ素子４の後端は、第１の取付板５を用いて、基体２に固定される。この時第１のピエゾ素子４の先端は、可動テーブル３に接する構造となっている。可動テーブル３は、第１のピエゾ素子４を駆動させることにより、矢印Ａの方向へ移動させることができる。

ピエゾアクチュエータ７は、可動部８，可動部８を支持する支持部材８ａ，８ｂ，第２のピエゾ素子９，第２の取付板１０，固定部１０ａを有する。

第２のピエゾ素子９の後端は第２の取付板１０を用いて固定部１０ａに固定される。この時第２のピエゾ素子９の先端は、可動部８に接する構造となっている。

第２のピエゾ素子９を駆動させることにより、可動部８を矢印Ｂの方向へ移動させることができる。ピエゾアクチュエータ７は、中間取付板６を介して、ピエゾステージ１の可動テーブル３の上に搭載される。

本構成において、ピエゾアクチュエータ７のストロークは、ピエゾステージ１のストロークよりも大きい。ピエゾステージ１のストロークは、第１のピエゾ素子４の発生変位そのものになるが、ピエゾアクチュエータ７のストロークは、第２のピエゾ素子９の発生変位が可動部８のヘッドサスペンション１１取り付け位置では拡大されているため、第２のピエゾ素子９の発生変位が第１のピエゾ素子４の発生変位より小さくとも、ピエゾアクチュエータ７のストロークをピエゾステージ１のストロークより大きくすることが可能である。

具体的には、可動部８が支持部材８ｂを支点とした梃子構造になっている。

可動部８の梃子構造による、第２のピエゾ素子９の発生変位に対するヘッドサスペンション１１取り付け部の変位拡大率は、振動特性に悪影響を及ぼすことなく、１０以上にすることが可能である。

なお、磁気ヘッド１２はヘッドサスペンション１１を介し、ピエゾアクチュエータ７の可動部８に着脱可能に取り付けられる。

ピエゾステージ１及びピエゾアクチュエータ７がピエゾ素子を利用する理由は、ピエゾ素子の特徴が位置決め用のアクチュエータとして適しているためである。ピエゾ素子の特徴としては、発生力が大きくかつ小型であることや高い変位分解能を有すること、電磁式と比較して消費電力が小さい、磁界を必要としないため漏洩磁束の課題がないことがある。

図２に示した磁気ディスク検査装置機構部１４は、台座１９，磁気ディスク１８，スピンドル１７，粗動アクチュエータ１５、図１に示した磁気ヘッド位置決め制御装置機構部から成る。

台座１９の上に粗動アクチュエータ１５とスピンドル１７が固定されている。

スピンドル１７上には磁気ディスク１８が回転可能に固定されている。

図１の磁気ヘッド位置決め制御装置機構部のピエゾステージ１が、粗動アクチュエータ１５の粗動テーブル１６上に固定されている。

磁気ディスク１８のトラックは、磁気ディスク１８をスピンドル１７に搭載し、スピンドル１７を回転させて磁気ヘッド１２で書き込む場合と、予め磁気ディスク１８に書き込まれている場合がある。

後者の場合、図３に示すとおり、磁気ディスクの中心２２とトラックの中心２１がずれることが多く、磁気ディスクの中心２２をスピンドル１７の中心にあわせ磁気ディスク１８を装着し、磁気ディスク１８を回転させると、トラック１３は偏心する。

磁気ヘッド１２は、粗動アクチュエータ１５で磁気ディスク１８の大よその目標半径に位置決めされ、ピエゾアクチュエータ７とピエゾステージ１との協調制御により、目標のトラック例えばトラック１３に追従する。

その際、トラック１３に対する磁気ヘッド１２の位置ずれ量のうち回転同期最大偏心量（以下、偏心量と記す）分はピエゾアクチュエータ７で、その他の成分はピエゾステージ１で補正する。なお、回転同期偏心量のうちの大部分は、回転１次偏心量が占める。

図４を用いて、その補正方法の１例を説明する。図４は、図１に示した、磁気ヘッド位置決め制御装置の説明図である。

ヘッドサスペンション１１を介しピエゾアクチュエータ７に取り付けられた磁気ヘッド１２で検出された信号は、アンプ２３で増幅され、サーボ復調回路２４でヘッド位置決め誤差情報に変換される。ヘッド位置決め誤差情報から偏心量検出回路２５により偏心量が同定される。

偏心補正テーブルデータ保存回路２６は、同定された偏心量からピエゾアクチュエータドライバ２７に偏心を補正するために必要な変位情報を指令値として入力する。

ピエゾアクチュエータドライバ２７は、その指令値に応じた電圧をピエゾアクチュエータ７に印加して、ピエゾアクチュエータ７で偏心を補正する。

サーボ復調回路２４より出力されたヘッド位置決め誤差情報を基に、ピエゾアクチュエータ制御補償回路２８は、ピエゾステージドライバ３１にピエゾアクチュエータによる補償値を入力する。

また、ピエゾステージ１の基準位置からの変位は、位置センサ３０により検出され、ピエゾステージ制御補償回路２９に入力される。

ピエゾステージ制御補償回路２９は、ピエゾステージドライバ３１に指令値を入力する。

ピエゾステージドライバ３１は、ピエゾアクチュエータ制御補償回路２８からの補償値とピエゾステージ制御補償回路２９からの指令値に基づき、ピエゾステージ１の駆動電圧を発生し、ピエゾステージ１を動作し、磁気ヘッド１２とトラック１３との偏心成分以外の位置ずれを補正する。

この方法により、トラック１３に対する磁気ヘッド１２の位置ずれ量のうち偏心分は、ピエゾアクチュエータ７で補正する。その他の成分は、ピエゾステージ１で補正する。

図１を見て分かる様に、ピエゾアクチュエータ７で動かす質量は、ピエゾステージ１で動かす質量に比べて小さいため、偏心分をピエゾステージ１で補正するより、ピエゾアクチュエータ７で補正した方が、駆動反力が小さく、一般に振動が小さくなる。その結果、磁気ヘッド１２は、トラック１３に良好に追従することができ、磁気ディスク１８の検査を精度良くできる。

駆動周波数に比べ、ピエゾステージ１およびそれに搭載される機構部品の固有振動数を極めて高く設定することができれば、駆動反力により発生する振動の大きさが、磁気ヘッド１２の位置決め誤差に及ぼす影響を小さくすることは可能であるが、固有振動数を高くするためには、現在使用されている鉄系ないし、およびアルミニウム系の合金に比べ、剛性が高く密度の小さい材料を用いて構成する必要があり、磁気ヘッド位置決め制御装置、および、それを用いた磁気ディスク検査装置の実現コストが高くなってしまう。

従って、本実施例により、磁気ヘッド位置決め制御装置、およびそれを用いた磁気ディスク装置の実現コストを抑制することができる。

本実施例において、ピエゾステージ１で動作させる可動質量２００ｇ，可動質量が全て実装された状態の固有振動数６００Ｈｚ，最大ストローク１５マイクロメートル（ミクロン），ピエゾアクチュエータ７で動作させる可動質量１０ｇ，可動質量全てが実装された状態の固有振動数９００Ｈｚ，最大ストローク１００マイクロメートル（ミクロン）を、鉄系ないし、およびアルミニウム系の合金を用いて実現でき、良好な偏心補正特性も確保できる。

図５は、本発明の第２の実施例を示す磁気ヘッド位置決め制御装置の説明図である。第２の実施例における機構部の構成は第１の実施例と同じである。

偏心補正テーブルデータ保存回路２６は、予め用意された偏心補正テーブルデータを基に、ピエゾアクチュエータドライバ２７へ偏心補正のための指令値を入力する。

ピエゾアクチュエータドライバ２７は、その指令値に応じた電圧をピエゾアクチュエータ７に印加して、ピエゾアクチュエータ７で偏心を補正する。

ピエゾステージ１の基準位置からの変位は、位置センサ３０により検出され、ピエゾステージ制御補償回路２９に入力される。ピエゾステージ制御補償回路２９は、ピエゾステージドライバ３１に指令値を入力する。

ピエゾステージドライバ３１は、ピエゾステージ制御補償回路２９からの指令値に基づき、ピエゾステージ１の駆動電圧を発生し、ピエゾステージ１を動作し、磁気ヘッド１２とトラック１３の偏心成分以外の位置ずれを補正する。

この方法により、トラック１３に対する磁気ヘッド１２の位置ずれ量のうち偏心分は、ピエゾアクチュエータ７で、その他の成分はピエゾステージ１で補正する。

図１を見て分かる様に、ピエゾアクチュエータ７で動かす質量は、ピエゾステージ１で動かす質量に比べて小さいため、偏心分をピエゾステージ１で補正するより、ピエゾアクチュエータ７で補正した方が、駆動反力が小さく、振動が小さくなる。

その結果、第２の実施例においても、磁気ヘッド１２は、トラック１３に良好に追従することができ、磁気ディスク１８の検査を精度良くできる。

図６は、本発明の第３の実施例を示す磁気ヘッド位置決め制御装置の説明図である。本実施例における機構部の構成は第１，第２の実施例と同じである。

偏心補正テーブルデータ保存回路２６は、予め用意された偏心補正テーブルデータを基に、電流パルス制御ピエゾアクチュエータドライバ３２へ偏心補正のための指令値を入力する。

電流パルス制御ピエゾアクチュエータドライバ３２は、その指令値に応じた電流パルスをピエゾアクチュエータ７に印加して、ピエゾアクチュエータ７で偏心を補正する。

ピエゾステージ１の基準位置からの変位は、位置センサ３０により検出され、ピエゾステージ制御補償回路２９に入力される。

ピエゾステージ制御補償回路２９は、ピエゾステージドライバ３１に指令値を入力する。

ピエゾステージドライバ３１は、ピエゾステージ制御補償回路２９からの指令値に基づき、ピエゾステージ１の駆動電圧を発生し、ピエゾステージ１を動作し、磁気ヘッド１２とトラック１３の偏心成分以外の位置ずれを補正する。

この方法により、トラック１３に対する磁気ヘッド１２の位置ずれ量のうち偏心分は、ピエゾアクチュエータ７で、その他の成分はピエゾステージ１で補正する。

図１を見て分かる様に、ピエゾアクチュエータ７で動かす質量は、ピエゾステージ１で動かす質量に比べて小さいため、偏心分をピエゾステージ１で補正するより、ピエゾアクチュエータ７で補正した方が、駆動反力が小さく、振動が小さくなる。

電流パルスで駆動されるピエゾ素子は、ピエゾ素子にチャージされる電荷量が正確に制御されるため、電圧駆動されるピエゾ素子に比べ発生ストロークが正確に制御され、発生ストロークのヒステリシスが小さくなる。本実施例においては、ピエゾアクチュエータ７を電流パルス駆動で制御するため、発生ストロークのヒステリシスが小さくなり、第２の実施例に比べ、磁気ヘッド１２をトラック１３へより精度よく追従させることができる。

その結果、第３の実施例においても、磁気ディスク１８の検査を精度良くできる。

本発明の第４の実施例は、第２の実施例と同じ構成である磁気ヘッド検査装置である。すなわち、磁気ヘッド位置決め制御装置機構部は図１の構成，磁気ヘッド検査装置機構部は図２の構成，磁気ヘッド位置決め制御装置は図３の構成をとる。磁気ヘッド検査装置は、磁気ディスク１８に予め書かれた磁気情報及び、磁気ヘッド１２で磁気ディスク１８に書き込んだ磁気情報を、磁気ヘッド１２で再生して、磁気ヘッド１２の特性を検査する装置である。

図４の偏心補正テーブルデータ保存回路２６は、予め用意された偏心補正テーブルデータを基に、ピエゾアクチュエータドライバ２７へ偏心補正のための指令値を入力する。

ピエゾアクチュエータドライバ２７は、その指令値に応じた電圧をピエゾアクチュエータ７に印加して、ピエゾアクチュエータ７で偏心を補正する。

ピエゾステージ１の基準位置からの変位は、位置センサ３０により検出され、ピエゾステージ制御補償回路２９に入力される。ピエゾステージ制御補償回路２９は、ピエゾステージドライバ３１に指令値を入力する。

ピエゾステージドライバ３１は、ピエゾステージ制御補償回路２９からの指令値に基づき、ピエゾステージ１の駆動電圧を発生し、ピエゾステージ１を動作し、磁気ヘッド１２とトラック１３の偏心成分以外の位置ずれを補正する。

この方法により、トラック１３に対する磁気ヘッド１２の位置ずれ量のうち偏心分は、ピエゾアクチュエータ７で、その他の成分はピエゾステージ１で補正する。

図１を見て分かる様に、ピエゾアクチュエータ７で動かす質量は、ピエゾステージ１で動かす質量に比べて小さいため、偏心分をピエゾステージ１で補正するより、ピエゾアクチュエータ７で補正した方が、駆動反力が小さく、振動が小さくなる。

その結果、第４の実施例においても、磁気ヘッド１２は、トラック１３に良好に追従することができ、磁気ヘッド１２の検査を精度良くできる。

本実施例では、磁気ディスク検査装置について説明しているが、磁気ヘッド検査装置用の磁気ヘッド位置決め制御装置や、磁気ヘッド検査にも適用できる。また、磁気ディスク・磁気ヘッドの両方を評価する装置にも適用できる。

本発明の第１の実施例を示す磁気ヘッド位置決め制御装置機構部概観図。 図１に示した磁気ヘッド位置決め制御装置を用いた磁気ディスク検査装置の機構部概観図。 図２に示した磁気ディスク検査装置で検査される磁気ディスクとトラックの関係を示した図。 図１に示した、磁気ヘッド位置決め制御装置の説明図である。 本発明の第２の実施例を示す磁気ヘッド位置決め制御装置の説明図。 本発明の第３の実施例を示す磁気ヘッド位置決め制御装置の説明図。

符号の説明

１ ピエゾステージ
２ 基体
３ 可動テーブル
３ａ，８ａ，８ｂ 支持部材
４ 第１のピエゾ素子
５ 第１の取付板
６ 中間取付板
７ ピエゾアクチュエータ
８ 可動部
９ 第２のピエゾ素子
１０ 第２の取付板
１０ａ 固定部
１１ ヘッドサスペンション
１２ 磁気ヘッド
１３ トラック
１４ 磁気ディスク検査装置機構部
１５ 粗動アクチュエータ
１６ 粗動テーブル
１７ スピンドル
１８ 磁気ディスク
１９ 台座
２１ トラックの中心
２２ 磁気ディスクの中心
２３ アンプ
２４ サーボ復調回路
２５ 偏心量検出回路
２６ 偏心補正テーブルデータ保存回路
２７ ピエゾアクチュエータドライバ
２８ ピエゾアクチュエータ制御補償回路
２９ ピエゾステージ制御補償回路
３０ 位置センサ
３１ ピエゾステージドライバ
３２ 電流パルス制御ピエゾアクチュエータドライバ

Claims (7)

1. 磁気ディスクの所定のトラックから読出したサーボ信号に応じて前記トラック上に磁気ヘッドを位置決めする磁気ヘッド位置決め制御装置において、
   固定台または粗動アクチュエータの上に直接、または介在物を介して支持される第１の微動アクチュエータと、
   前記第１の微動アクチュエータの上に直接、または、介在物を介して支持される第２の微動アクチュエータとを有し、
   前記第２の微動アクチュエータは、ヘッドサスペンションを介して前記磁気ヘッドを支持し、かつ、前記ヘッドサスペンションを移動させることが可能に構成され、
   前記第２の微動アクチュエータは、磁気ヘッドを磁気ディスクに書き込まれた目標トラックの回転同期最大偏心量に追従させ、
   前記第１の微動アクチュエータは、磁気ヘッドを前記第２の微動アクチュエータにより補正された目標トラックに追従させることを特徴とする磁気ヘッド位置決め制御装置。
2. 磁気ディスクの所定のトラックから読出したサーボ信号に応じて前記トラック上に磁気ヘッドを位置決めする磁気ヘッド位置決め制御装置において、
   第１の微動アクチュエータと第２の微動アクチュエータを有する磁気ヘッド位置決め制御装置であって、
   固定台または粗動アクチュエータの上に直接、または介在物を介して支持される第１の微動アクチュエータを設け、
   前記第１の微動アクチュエータの上に直接、または、介在物を介して支持される第２の微動アクチュエータを設け、
   前記第２の微動アクチュエータは、ヘッドサスペンションを介して前記磁気ヘッドを支持し、かつ、ヘッドサスペンションを移動させることが可能であり、
   前記第２の微動アクチュエータは、磁気ヘッドを磁気ディスクに書き込まれた目標トラックの回転１次偏心量に追従させ、前記第１の微動アクチュエータは、磁気ヘッドを前記第２の微動アクチュエータにより補正された目標トラックに追従させることを特徴とする磁気ヘッド位置決め制御装置。
3. 請求項１又は請求項２において、
   前記第２の微動アクチュエータは、前記第１の微動アクチュエータに比べ大きなストロークを発生することを特徴とする磁気ヘッド位置決め制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれかにおいて、
   前記第１および前記第２の微動アクチュエータが、ピエゾアクチュエータであることを特徴とする磁気ヘッド位置決め制御装置。
5. 請求項４において、
   前記第２の微動アクチュエータが、電流パルス駆動で制御されていることを特徴とする磁気ヘッド位置決め制御装置。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれかの磁気ヘッド位置決め制御装置と、該磁気ヘッド位置決め制御装置を支持し移動する粗動アクチュエータと、円板を回転させるスピンドルと、前記粗動アクチュエータとスピンドルを支持する台座とを有することを特徴とする磁気ディスク検査装置。
7. 請求項１乃至請求項５のいずれかの磁気ヘッド位置決め制御装置と、該磁気ヘッド位置決め制御装置を支持し移動する粗動アクチュエータと、円板を回転させるスピンドルと、前記粗動アクチュエータとスピンドルを支持する台座とを有することを特徴とする磁気ヘッド検査装置。

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