JP5153466B2 - ディンプル位置検出方法 - Google Patents

Description

この発明は、例えばハードディスク装置（ＨＤＤ）等に内蔵されるディスク装置用サスペンションのディンプルの位置を検出するための方法に関する。

磁気ディスクに情報を書込んだり読取ったりするためのハードディスク装置は、キャリッジのアクチュエータアームに取付けられたディスク装置用サスペンション（これ以降は単にサスペンションと称する）と、該サスペンションの先端部に設けられた磁気ヘッドを有している。サスペンションは、ベースプレートと、ロードビームと、フレキシャ等を備えている。フレキシャは、ロードビームに固定されている。フレキシャの一部にタング部が形成されている。このタング部に、前記磁気ヘッドを構成するスライダが取付けられている。

ロードビームの先端部に、ディンプルがプレスによって形成されている。ディンプルはフレキシャのタング部に向って椀形に突出し、ディンプルの頂点がタング部に当接するようになっている。ディンプルの裏側は凹面となっている。タング部に固定されたスライダは、このディンプルの頂点を中心にローリングあるいはピッチング方向に揺動するようになっているため、ディンプル位置（特にディンプルの頂点の位置）を正確に把握することが重要である。

例えば下記特許文献１に、サスペンションを構成する部品どうしの位置を正確に測定できることが可能な装置が開示されている。しかしサスペンションの製造工程において、フレキシャがロードビームに固定されると、ディンプルがタング部の裏側に位置することになるため、特許文献１に記載された検出装置では、ディンプル頂点の位置を光学的に検出することができない。

フレキシャがロードビームに固定されたのちでも、ディンプルの裏側（凹面）はフレキシャに邪魔されることなく光学的に観察することができる。そこで本発明者達は、ディンプルの裏側から照明光を照射するとともに、ディンプルの裏面で反射した光を撮像し、二値化の画像処理をすることにより、ディンプルの位置を検出することを考えた。そして二値化によって得られた光点領域に基いて、ディンプルの頂点の位置を求めていた。

しかしディンプルの形状が歪んでいたり、ディンプルの表面が荒れて粗面になったりしていると、二値化レベルを超える光点領域（オン領域）が得られないことがある。このため反射光が弱い場合には、照明光を強くして反射光を強くするという調光操作を行なうことにより、二値化レベルを超える光点領域を得るようにしていた。
特開２００６−３０８４２５号公報

ところが本発明者達が鋭意研究した結果、前述のような調光操作を行なってディンプル位置を求めた場合に、ディンプルの状態によっては、ディンプル頂点の位置を正確に検出することができないことが判った。特にディンプルの形状が歪んでいる場合に、検出されたディンプル頂点の位置（見掛け上の位置）が実際のディンプル頂点の位置から大きくずれていることがあった。以下にその理由について説明する。

ディンプルは、精密なプレス金型を用いてロードビームの一部を打圧し、塑性変形させることにより形成されている。このためプレスの回数が多くなるにつれて、金型が磨耗したり、変形したり、成形面が荒れたりする。そうすると、ディンプルの形状が乱れたり、表面が荒れたりしてくる。

ディンプルの理想的な形状は円弧の回転体（略半球形）であり、ディンプルの頂点がディンプル中心に位置している。この場合、ディンプルの裏側からディンプルの裏面に向けて照射された照明光は、ディンプル頂点の裏側で反射し、撮像素子にまっすぐ向う。このため、例えば図９に模式的に示す反射光分布Ａのように、ディンプル中心に対応する位置に反射光のピークが現れる。この反射光が弱いと、反射光分布Ａが二値化レベルＳＨ１を超えないことがある。その場合、照明光を強め、反射光を強くすることにより、二値化レベルＳＨ１を超える反射光分布Ｂを得ることができる。

この明細書で言う「ディンプル中心」とは、ロードビームの平面視においてディンプルの円形の輪郭の中心を意味する。これに対し「ディンプル頂点」は、ディンプルの凸側の表面（凸面）のうち、タング部に向って最も突出している箇所である。ディンプルが歪んでいる場合には、ディンプル頂点がディンプル中心からずれていることがある。

ディンプル頂点がディンプル中心からずれていると、例えば図１０に模式的に示す反射光分布Ａ´のように、反射光のピークがディンプル中心からずれた位置に現れ、しかも左右非対称の反射光分布Ａ´となる。この反射光分布Ａ´が二値化レベルＳＨ１に達しない場合、照明光を強くすることにより、二値化レベルＳＨ１を超える反射光分布Ｂ´が得られる。しかし照明光を強くすると、図１０に矢印Ｄで示すように反射光分布Ｂ´のピークがディンプル中心からさらにずれてしまい、この光点領域に基いて得たディンプル頂点の見かけ上の位置が、実際のディンプル頂点の位置からΔＣだけずれてしまうことが判った。このためディンプルの状態によっては、頂点の位置を正確に検出することができない。

従ってこの発明の目的は、ディンプル頂点の位置を正確に検出することができるディンプル位置検出方法を提供することにある。

また本発明のディンプル位置検出方法は、ディスク装置用サスペンションのロードビームに形成されたディンプルの位置を検出する方法であって、前記ディンプルは椀形に凹んだ形状の裏面を有し、ワーク固定治具によって保持された前記サスペンションの前記ディンプルの前記裏面に向けて照明光を前記ディンプルの軸線に沿って照射し、前記ディンプルの前記裏面で反射し前記ディンプルの頂点の位置に対応したピークを有する反射光を撮像するステップと、二値化レベルを最大にするステップと、前記反射光の画像を二値化する二値化ステップと、二値化によって得られた光点領域の面積を所定値と比較するステップと、前記光点領域の面積が前記所定値未満のとき前記二値化レベルを下げて前記二値化ステップに進むステップと、前記光点領域の面積が前記所定値のとき前記光点領域に基いてディンプル頂点の位置を求めるステップと、ディンプル位置の検出結果を表示するステップと、前記二値化レベルが最小でかつ光点領域の面積が所定値にならなかったときエラー処理をするステップとを具備している。

本発明によれば、ディンプルの裏面で反射する光の強さに応じて二値化レベルを変更して光点領域を得るようにし、光点領域の面積が所定値に達したときにこの光点領域に基いてディンプル頂点の位置を求めるため、例えばディンプルの形状が乱れているなどディンプル頂点の位置がディンプル中心からずれている場合でも、従来の調光操作のように照明光を強くする場合と比較して、光点領域が実際のディンプル頂点の位置からずれてしまうことを抑制することができ、ディンプル頂点の位置を正確に検出することができる。

以下に本発明の１つの実施の形態について、図１から図８を参照して説明する。
図１に示すハードディスク装置（ＨＤＤ）１０は、記録媒体としてのディスク１１と、ヘッド部１２を搭載する複数のディスク装置用サスペンション１３と、これらサスペンション１３を取付けるアーム（アクチュエータアーム）１４などを備えている。ヘッド部１２は、ディスク１１の記録面に情報を磁気的に書込んだり読取ったりする機能を担っている。

図２はサスペンション１３の一例を示している。このサスペンション１３は、ベースプレート部１５と、ロードビーム２０と、ロードビーム２０に取付けられたフレキシャ２３などを備えている。フレキシャ２３は、レーザスポット溶接等によってロードビーム２０に重ねた状態で固定されている。

フレキシャ２３の先端部付近に、可動部分として機能するタング部２４が設けられている。タング部２４に、ヘッド部１２の構成要素であるスライダ２５が取付けられている。前記ディスク１１が高速で回転すると、ディスク１１とスライダ２５との間を流れる空気によってエアベアリングが形成され、スライダ２５がディスク１１の表面から僅かに浮上する。スライダ２５の浮上量がフライハイトと呼ばれている。

ロードビーム２０は基部３１と先端部３２とを有し、先端部３２付近にディンプル３３が形成されている。ディンプル３３の表面は略半球形の凸面となっており、フレキシャ２３のタング部２４に向って突出している。タング部２４にディンプル３３の頂点３３ａが当接している。タング部２４は、スライダ２５と共にディンプル３３の頂点３３ａを支点として揺動する。ディンプル３３の裏面側は窪んでいて、略半球形の凹面が形成されている。

ここでもし、ディンプル３３の頂点３３ａがスライダ２５の幅方向の中央に位置していないと、タング部２４のねじりトルクがばらつき、スライダ２５のフライハイトに悪影響が出る。またディンプル３３は、組立終了後のサスペンション１３を検査する際に、ロードビーム２０に対するフレキシャ２３の位置精度を評価するために使用されたり、スライダ２５をタング部２４に取付ける際の位置基準として利用されたりする。このためディンプル３３の位置を正確に検出することが重要である。

図３は、ディンプル３３の位置を検出するためのディンプル位置検出装置５０の一例を模式的に示している。ディンプル位置検出装置５０は、基台として機能するテーブル５１と、矢印Ｙ，Ｚで示す方向に移動可能な昇降架台５２と、昇降架台５２に搭載された撮像装置の一例としての撮像素子５３を有するカメラ５４と、照明装置５５とを備えている。

照明装置５５は、リング照明あるいはハーフミラーなどを用いた照明系により、ディンプル３３の裏面３３ｂ（図５に示す）に向って照明光Ｌ１をディンプル３３の軸線Ｃ１に沿って照射するようになっている。

このディンプル位置検出装置５０は、矢印Ｘ方向に移動可能なスライド部材５６と、スライド部材５６に搭載されたワーク固定治具５７と、画像処理部６０と、表示部６１等を備えている。画像処理部６０は、パーソナルコンピュータ等の演算機能を備えた情報処理装置６２の一部を利用することができる。画像処理部６０は撮像素子５３に電気的に接続されている。

ワーク固定治具５７の所定位置に、検査すべきワークとしての複数個のサスペンション１３が前記Ｘ方向に等間隔で並んだ状態で保持されている。これらのサスペンション１３は、図示しないサーボモータによってスライド部材５６をＸ方向に移動させることにより、各サスペンション１３のディンプル位置を１個ずつ順に検出することができるようになっている。

以下に、ディンプル位置検出装置５０を用いてディンプル３３の位置を検出する手順について、図４〜図８を参照しながら説明する。
図４に示すステップＳ１においては、前記照明装置５５からサスペンション１３のディンプル３３付近に向ってディンプル３３の裏側から照明光を照射し、その反射光を撮像素子５３によって撮像する。

図５に示されるように、ディンプル３３の裏面３３ｂに向けて照射された照明光Ｌ１は、ディンプル３３の裏面３３ｂで反射し、カメラ５４の撮像素子５３に入射する。つまりディンプル３３の裏面３３ｂ付近で反射する光を撮像素子５３によって撮像する。得られた画像データは電気的な信号に変換され、画像処理部６０に送られる。画像処理部６０では、以下に説明する処理が行なわれる。

まずステップＳ２において、二値化レベル（しきい値）を最大にする。そして二値化ステップＳ３に移行する。二値化ステップＳ３では、反射光の画像を二値化レベルと所定のアルゴリズムに基いて処理することによって二値化する。すなわち撮像された反射光の画像のうち、二値化レベルを超える部分を光点領域（オン領域）とし、それ以外の領域をオフ領域とする処理が行なわれる。そしてステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、二値化によって得られた前記光点領域（オン領域）の面積を、予め設定された所定値と比較する。光点領域の面積が所定値未満であれば、ステップＳ５に移行する。例えば図６に模式的に示す反射光分布Ｖ１のように、二値化レベルＨ１を超える光点領域が得られ、かつ、この光点領域の面積が所定値にあれば、ステップＳ８に進む。

ステップＳ４において、光点面積が所定値でないと判断された場合、ステップＳ５に進む。ステップＳ５では、二値化レベルが最小であるか否かが判定される。ステップＳ５において二値化レベルが最小でなければ、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６では、二値化レベルを下げる処理が行なわれる。例えば図６に示す反射光分布Ｖ２のように、反射光が二値化レベルＨ１に達しない場合、ステップＳ６において二値化レベルを一段階下げ、再び二値化ステップＳ３に戻る。こうして光点領域が所定値に達するまで二値化レベルを下げてゆくことにより、比較的弱い反射光分布Ｖ２でも、例えば二値化レベルを図６にＨ２で示す位置まで下げた時点で、光点領域の面積が所定値となる。

ステップＳ５において二値化レベルが最小であると判定された場合には、これ以上二値化レベルを下げることができないため、ディンプル位置の検出が不可能と判断し、ステップＳ７に進んでエラー処理（例えばアラームを発するなど）をして終了となる。

ステップＳ４において光点面積が所定値であると判定されたら、ステップＳ８に進む。ステップＳ８では、前述の二値化で得られた光点領域と所定のアルゴリズムに基いて、ディンプル３３の頂点３３ａの位置が算出される。例えば光点領域の重心位置を求めることにより、ディンプル３３の頂点３３ａの位置を求める。あるいは、光点領域内での光ピークの位置をディンプル３３の頂点位置としてもよい。あるいは、これら以外の方法で光点領域を処理することにより、ディンプル頂点の位置を特定してもよい。

図５に示すように、ディンプル３３は軸線Ｃ１を中心とする円弧の回転体形状（略半球の椀形）であり、その頂点３３ａの位置は、理想的にはディンプル３３の中心に位置している。この場合、軸線Ｃ１に沿う方向から照射された照明光Ｌ１がディンプル頂点３３ａの裏面３３ｂで反射し、反射光Ｌ２が軸線Ｃ１に沿って撮像素子５３に向かうため、図６に示すようにディンプル３３の中心に反射光のピークが現れる。

ところが図５に２点鎖線Ｑで示すようにディンプル３３の形状が歪んでいて、頂点３３ａの位置がディンプル３３の中心からずれていると、図７に模式的に示すように、反射光分布Ｖ３が左右対称にならず、しかも光のピークがディンプル３３の中心からずれる。この場合、二値化レベルを超える領域（オン領域）が得られるように照明光を強くすると、前述したように光の重心位置がディンプル３３の頂点３３ａからずれてしまう。

本実施形態では、前述したように、反射光の強さに応じて二値化レベルを下げるとともに、得られた光点領域の面積が所定値となるようにしたことにより、ディンプル３３の頂点３３ａの位置を求めるのに必要な光点領域を、位置ずれを生じることなく得ることができ、この光点領域に基いてディンプル頂点の位置を正確に求めることができる。図８は、二値化によって得られた光点領域Ｐ１（オン領域）と、それ以外のオフ領域Ｐ２の一例を示している。

以上のようにして検出されたディンプル３３の頂点３３ａの位置が許容範囲に収まっているか否かが情報処理装置６２によって判定され、ディンプル位置や判定結果などがステップＳ９において表示部６１に表示される。表示部６１は、ディンプル３３の頂点３３ａの位置が許容範囲に収まっていない場合に、例えばオペレータ等に表示したり警告を発するようになっている。

以上説明したように本実施形態によれば、反射光が弱い場合に照明光を強くすることなく、二値化レベルを変化させることによって所定面積の光点領域を得るため、照明光を強くする場合に見られるような光点領域がずれる不具合を生じることがなくなり、ディンプル頂点の位置をディンプルの裏側から正確に検出することができる。

なお本発明は、フレキシャをロードビームに固定する前であれば、前記照明光をディンプルの表面側（凸面側）から照射し、その反射光を撮像することにより、ディンプル位置をディンプルの表面側から検出することもできる。また本発明を実施するに当たり、照明装置や撮像装置、画像処理部をはじめとして、ディンプル位置検出装置の構成要素を種々に変更して実施できることは言うまでもない。

サスペンションを備えたディスク装置の一部の断面図。 図１に示されたサスペンションの斜視図。 本発明の一つの実施形態に係るディンプル位置検出装置の斜視図。 図３に示されたディンプル位置検出装置の処理の流れの一例を示すフローチャート。 ディンプルの断面と照明光および反射光を模式的に示す図。 ディンプルの頂点がディンプル中心にある場合の反射光の分布と二値化レベルを示す模式的に図。 ディンプルの頂点がディンプル中心からずれている場合の反射光の分布と二値化レベルを模式的に示す図。 二値化された反射光の光点領域の一例を示す図。 ディンプルの頂点がディンプル中心にある場合に照明光を強くしたときの反射光の分布を模式的に示す図。 ディンプルの頂点がディンプル中心からずれている場合に照明光を強くしたときの反射光の分布を模式的に示す図。

符号の説明

１３…サスペンション
２０…ロードビーム
２３…フレキシャ
２４…タング部
３３…ディンプル
５０…ディンプル位置検出装置
５４…カメラ（撮像装置）
５５…照明装置
６０…画像処理部
６１…表示部

Claims (1)

1. ディスク装置用サスペンションのロードビームに形成されたディンプルの位置を検出する方法であって、
   前記ディンプルは椀形に凹んだ形状の裏面を有し、
   前記ロードビームと該ロードビームに固定され前記ディンプルの頂点が接するタング部を備えたフレキシャとを有する前記サスペンションをワーク固定治具によって保持し、
   前記ワーク固定治具によって保持された前記サスペンションの前記ディンプルの前記裏面に向けて照明光を前記ディンプルの軸線に沿って照射し、前記ディンプルの前記裏面で反射し前記ディンプルの頂点の位置に対応したピークを有する反射光を撮像するステップと、
   二値化レベルを最大にするステップと、
   前記反射光の画像を二値化する二値化ステップと、
   二値化によって得られた光点領域の面積を所定値と比較するステップと、
   前記光点領域の面積が前記所定値未満のとき前記二値化レベルを下げて前記二値化ステップに進むステップと、
   前記光点領域の面積が前記所定値のとき前記光点領域に基いてディンプル頂点の位置を求めるステップと、
   ディンプル位置の検出結果を表示するステップと、
   前記二値化レベルが最小でかつ光点領域の面積が所定値にならなかったときエラー処理をするステップと、
   を具備したことを特徴とするディンプル位置検出方法。

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