JPH01126563A - 表面上の振れ及び加速度試験方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明は、主として表面上の振れ及び加速度を試験する
方法及びその装置に関する。特に、本発明はコンピュー
タ・システムにおいて情報を記憶するために用いられる
ディスクを試験するのに使用される方法及び装置に関す
る。

［発明の背景］ コンピュータ・システムにおいて用いられるデータ記憶
装置は、複数のハード・ディスク、及びこのハード・デ
ィスク上を浮上する複数のヘッドを備えている。−船釣
に、ヘッドの浮上驕はディスクの表面から０１１５２〜
０．２５４μｍ範囲にある。ヘッドは高速度でディスク
に接近して浮上するので、ディスクが平坦即ち円滑であ
ることが重要である。ディスクの表面地形が高くなって
いる個所や、その他の変化は、ヘッド衝突の危険性を増
加させる。ヘッド衝突はヘッドがディスクと意図しない
接触をすることであり、データの損失をもたらす。

好ましくないヘッド衝突を防止するために、ディスクは
、振れ及び加速度（”　ＲＶ　Ａ　”　”）試験により
平滑度が決定される。ディスクから約０．２５４μｍの
＾さで容量プローブが通過する。容量プローブ及び回路
は、加速度面に関連する曲率を表わすディスク周辺の輪
郭の第２微分を導出する。

現在、２つの方法のＲＶＡ試験が存在する。製造では、
合格／不合格基準としてスパイラル方法が用いられる。

容量プローブを回転ディスクの中心に向かって移動させ
る。ＲＶＡ試験器のアナログの読み取り値をプリセット
・レベルを有する比較器に供給する。アナログの読み取
り値がプリセット・レベル以上のときは、比較器はディ
スクの不合格を知らせる。

ディジタル的な方法は、−回に磁気ディスクの１トラツ
クを試験するものである。一対のプローブを特定のトラ
ックを数回転通過させる。各プローブが各回転における
高さの輪郭（加速度）の最大変化を測定し、ディジタル
化してデータを記憶する。次に、ディジタル化した最大
加速度値を特定のトラックについて平均してディスク品
質の測定値を得る。

これらのＲＶＡ試験方法はいずれも欠点がある。

即ち、ディジタル的な方法はディスクを試験するのに１
５分も掛かる。これでは商業的な製造試験として時間が
掛かり過ぎる。従って、ディジタル的な方法は製造した
ディスクのうちの僅かな割合を試験するときにのみ用い
られる。更に、トラック毎のディジタル的な試験方法は
、試験を同一のディスクに繰返しても結果が一定しない
。

スパイラル方法のＲＶＡ試験の方が速いので、これが製
造に用いられている。しかし、スパイラル方法のＲＶＡ
試験は完全ではない。このスパイラル方法のＲＶＡ試験
では定量化可能なデータ、即ち検定可能なデータが得ら
れない。更に、このスパイラル方法のＲＶＡ試験は、ト
ラック毎のディジタル的なＲＶＡ試験方法はど正確では
ない。

従って、ＲＶＡ試験には、特定のディスクの最大加速度
について再現性があり、かつ定量化可能なデータが得ら
れるように、製造時に利用可能であるという要求がある
。

［発明の概要］ 本発明は、ディスクの最大の加速度について検定可能な
数値を反復して発生できるように、製造時に用いること
ができるＲＶＡ試験方法及びその装置を提供するもので
ある。

ディスクを回転させる間に、容量プローブを中心に向か
って移動させて、高さの変化に対する単位時間の二乗の
比（ｄｈ／ｄｔ２）を測定する。加速度データはディジ
タル化され、また加速度データの平均値はＯに近いので
、全てのデータ点を絶対値に変換して“折り返し″正規
分布を形成する。

加速度値が低いものは削除される。次に、データは指数
関数に変換される。その係数の比が最悪の場合の加速度
が決定される。

この発明の特徴の一つは、予測された最悪の場合の結果
がトラック毎の１イジタル的な方法を用いて得たものよ
り、ディスクの品質をより正確に表わしていることであ
る。更に、トラック毎のディジタル的な方法によったと
きの１５分に比較して、はぼ数秒内に正確なデータが得
られる。この技術は、トラック毎のディジタル的な方法
による１５分に比較して、数秒内に達成可能である。更
に、試論技術はディスク品質の製造及び試験の両方に用
いることができる。

本発明を更に理解するために、添付する図面を参照すべ
きである。

これらの図は本発明を限定することを意図するものでは
なく、単に以下で説明する本発明の好ましい一実施例を
示すことを目的とするものである。

［実施例］ 第１図は試験装置１０を示す。試験装置１０は、第１容
徂プローブ１２と、第２容ロブローブ１４とを備えてい
る。第１容量プローブ１２は指定された距離で試験中の
ディスク２０の第１面１６から離されている。従って、
第１容量プローブ１２の端面１３の表面は、当該の技術
分野において周知の方法により、コンデンサとして機能
し、第１而１６はコンデンサの第２極として機能する。

第２容量プローブ１４はディスク２０の表面１７から指
定された距離に位置する端部１５に一つの而を有する。

従って、端部１５の前記面はコンデンサの一方の極とし
て機能し、表面１７はその他方の極として機能する。第
１容量プローブ１２及び第２容量プローブ１４は一定し
た電荷を有する。従って、このコンデンサの電荷は、第
１容はプローブ１２の端面１３とディスク２０の第１面
１６との間、及び第２容但プローブ１４の端部１５とデ
ィスク２０の表面１７との間の距離の関数となっている
。両者の距離が変化すると、第１容量プローブ１２及び
第２容量プローブ１４の電荷が変化する。導体１８は第
１容珊プローブ１２が発生する信号を導き、導体１９は
第２容量プローブ１４が発生する信号を導く。

第１図はディスク２０の反対側に配置された第１容伍プ
ローブ１２及び第２容母プローブ１４を示す。第１容量
プローブ１２及び第２容量プローブ１４は、図示のよう
に正確な配列により配置されなくとてよいことを理解す
べきである。本発明の装置を用いることにより、ディス
クの表面ばかりでなく、任意の表面の平滑さ即ち平坦さ
も試験できることを理解すべきである。

第１容量プローブ１２の端面１３と第１而１６との間、
及び第２容聞プローブ１４の端部１５と表面１７との間
の距離の変化は、ディスク２０の地形的な変化を表わす
出力信号を発生させる。ディスク２０の地形上での丘、
及び谷は容量の変化として検出される。この容量はディ
スクの表面が第１容吊プローブ１２、第２容ａプローブ
１４の終端から離れるに従って減少し、またディスクの
表面が第１容はプローブ１２、第２容量プローブ１４に
接近するに従って増加する。第１容量プローブ１２及び
第２容はプローブ１４はそれぞれの帯電を表わすアナロ
グ変位信号２２及び２４を導体１８及び１９に出力する
（第２図を参照されたい）。アナログ変位信号２２及び
２４は共に第１容ａプローブ１２及び第２容徂プローブ
１４とその近傍の表面との間の距離部ら変位を表わすも
のである。

第２図に示すように、アナログ信号（ＴＯＰ。

ＢＯＴＴＯＭ）２２及び２４は検出回路２６に印加され
る。検出回路２６はアナログの容磨信号であるアナログ
変位信号２２及び２４を変位値に変換する。アナログ変
位信号２２及び２４はそれぞれ同じような回路を通過す
るので、説明を簡単にするために、アナログ変位信号２
２の経路のみを詳細に説明する。アナログ信号２４につ
いての回路は同一型式なので、′符号により示されてい
る。

アナログ変位信号２２は容量線形化回路（ＡＤＥ＞２７
．２７’　に印加され、容量線形化回路２７．２７’は
容量の変化を信号２５゜２５′に変換する。信号２５．
２５’は、第１容聞プローブ１２と第１面１６との間、
及び第２容最プローブ１４と表面１７との間の距離の関
数として線形に変化する。線形化した信号２５゜２５′
は雑音を除去するために振れ低域通過フィルタ（ＬＰＦ
）２８．２８’　に印加される。振れ低域通過フィルタ
（ＬＰＦ）２８．２８’の信号Ｒ１，Ｒ２は微分回路３
０．３０’により微分されて速度信号３４．３４’　と
なり、更に微分回路３２．３２’により原始加速度信号
３６．３６’（ＲＡｌ、ＲＡ２）となる。原始加速度信
号３６゜３６′は低域通過フィルタ（ＡＣＣＬＰＦ）３
８．３８’を介して増幅器（ゲイン）に印加されて増幅
され、アナログ加速度信号（ＦＡＩ。

ＦＡ２）、４０．４０’　となる。アナログ加速度信号
４０．４０’　は加速度データ分析回路４２（ＡＤＡ）
に入力される。

第３図に示すように、加速度データ分析回路４２はアナ
ログ・ディジタル変換器４４及びコンピュータ４２を備
えている。コンピュータ４２はディジタル化したデータ
を記憶することができ、第４Ａ図に示すフローチャート
によりデータを変換するようにプログラムされている。

検出回路２６は、アナログ変位信号２２及び２４をアナ
ログ加速度信号４０及び４０′に変換するものであり、
他のスパイラル方法によるＲＶＡ試験装置の回路と同様
となることに注意すべぎである。その結果、加速度デー
タ分析回路４２は大概のＲＶＡ試験装置に付加して本発
明によるＲＶＡ試験装置を形成することができる。

第４Ａ図を参照すると、データを処理する方法が一連の
ステップにより示されている。第２図及び第４Ａ図に示
すように、トリガ信号５２は、ディスクが試、験される
ことを示す。トリガ信号５２がないときは、処理がスタ
ートに戻される。トリガ信号５２があると、加速度デー
タ分析回路４２が起動され、アナログ加速度データがア
ナログ・ディジタル変換器４４によりディジタル・デー
タに変換される。ステップ５６において、コンピュータ
４６はベル状の正規分布曲線に一致する全てのディジタ
ル・データの絶対値を決定する（第４Ｂ図）。この正規
分布曲線の中点はほぼＯである。

従って、ディジタル・データの絶対値は“折り返し“分
布曲線を形成する。換言すれば、絶対値を取る結果、正
規分布曲線の正のデータ点を本質的に折り重ねたもので
ある。

ステップ５８において、予め定めたしきい値レベルより
小さな値の加速度データを削除する。ステップ５８は、
結果の精度即ち信頼性を低下させることなく、積算した
データの処理を促進させるものである。

次いで、ステップ５９において、ディジタル・データの
残りの項目を、コンピュータ４６により積算したビンに
記憶する。コンピュータ４６は、例えば独立したカウン
タ又はデータ・ベースにそれぞれ特定の加速度値を有し
、予め定めた数のビンを確定する。ディジタル・データ
の各項目は、ディジタル・データの特定の項目の値より
値が少ない全てのビンにカウントを発生する。その結果
は指数分布曲線となる。最悪の場合の加速度を得るため
に、従って精度を確保するために、ビンは予想される最
悪の場合の加速度を超え、かつ最大値のビン（複数）が
カウントを有しないように、設定される。

その結果は、種々の加速度値で各ビンによる積算カウン
ト４７をプロットしたものとなる（第５図）。

ステップ６０において、コンピュータ４６は、最小平均
２乗曲線あてはめ法により、積算カウント４７のプロッ
トを分析し、第５図に示すように、特定の加速度値につ
いての積算カウントが減少する指数曲線４８を得る。加
速度は、電圧、例えば第１容吊プローブ１２及び第２容
量プローブ１４のアナログ信号レベルによるものでもよ
い。指数−βＸ 曲線はｆ（ｘ）＝αｅ　　　の形式を有する。

ただし、 ｆ（ｘ）＝特定レベルの加速度値における誤り数、 α＝第１定数、 β＝第２定数、 Ｘ＝特定レベルの加速度値 第１定数α及び第２定数βは最小平均２乗曲線あてはめ
法、又は同様の技術により決定され、また発生した曲線
と、実際のデータ点である積算カウント４７との間の誤
差が最小の曲線が得られるまで、コンピュータ４６によ
り変更される。

第１定数α及び第２定数βを決定すると、コンピュータ
４６は試験中の特定のディスクについて予測した最悪加
速度を決定することができる。特に、予測した最悪加速
度の場合を と表わすことができる。

コンピュータ４６により計算されたＸ　　は、ｍａ× ディジタル形式により、第３図の加速度データ分析回路
４２の出力として得られる。従って、本発明は平らな面
に関する最悪の場合の加速度試験による正確かつ再現可
能な数値結果が得られる。この試験は、スパイラル方法
のＲＶＡ試験を用い、ＲＶＡ試験装置を実行するのに必
要とする時間と同一時間内に、しかもディジタル的なト
ラック毎の方法よりもはるかに正確に完了することがで
きる。その結果、ディジタル的なトラック毎の試験方法
の必要性をなくずものである。従って、一つのＲＶＡ試
験装置を製造試験及び品質試験の両方に用いることがで
きる。更に、多くのスパイラル方法のＲＶＡ、ｉｉｔ験
装置はアナログ加速度データを発生するために必要な回
路を既に備えているので、アナログ・ディジタル変換器
及び以上で説明したディジタル・データを取り扱うコン
ピュータを付加することにより、これらのＲＶＡ試験装
置を本発明のＲＶＡ試験装置に改造することができる。

本発明及び本発明を実施するために最良の実施例を説明
した。以上の説明は単なる例示であり、特許請求の範囲
に記載した本発明の完全な範囲から逸脱することなく、
他の手段及び技術を用いることができることを理解すべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図は現在好ましいとする本発明の一実施例によりデ
ィスクを試験するＲＶＡ試験装置の平面図、 第２図は第１図に示すＲＶＡ試験装置を、その一部であ
る回路のブロック図と共に示すＩ（概要図、第３図は第
２図の回路図において用いた加速度データ分析装置の概
要図、 第４Ａ図は第２図の加速度データ分析装置において用い
られるアナログ加速度データを変換するソフトウェアの
フローチャート、 第４Ｂ図はカウント数対加速度の絶対値を示す“折り返
し″正規分布の特性図、 第５図は積算カウント数対電圧による加速度の特性図で
ある。 １２．１４・・・プローブ、 ２６・・・検出回路、 ３０．３０’　、３２．３２’・・・微分回路、４２・
・・加速度データ分析回路、 ４４・・・アナログ・ディジタル変換器、４６・・・コ
ンピュータ。

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスク上の振れ及び加速度試験を行なう表面上
   の振れ及び加速度試験方法において、プローブを通過す
   るディスクの表面の高さのほぼ瞬時的な加速度値を表わ
   す複数の加速度信号を発生するステップと、 前記複数の加速度信号を一つの指数関数に変換するステ
   ップと、 前記指数関数により最悪の場合の加速度を決定するステ
   ップと を備えていることを特徴とする表面上の振れ及び加速度
   試験方法。
2. （２）請求項１記載の表面上の振れ及び加速度試験方法
   において、更に、全てのディジタル・データの絶対値を
   決定するステップを備えていることを特徴とする表面上
   の振れ及び加速度試験方法。
3. （３）請求項２記載の表面上の振れ及び加速度試験方法
   において、前記変換するステップは、更に予め定めた値
   未満の全てのデータ点を除去するステップを備えている
   ことを特徴とする表面上の振れ及び加速度試験方法。
4. （４）請求項２記載の表面上の振れ及び加速度試験方法
   において、 前記変換するステップは更に それぞれ予め定めた最大加速度値を表わす複数のビンを
   発生するステップと、 加速度信号により表わされた最大加速度値を超える各ビ
   ンにおけるカウントを増加させるステップと、 指数関数とビン当りの積算値との間の誤差を最小化する
   曲線あてはめ法を用いることにより、前記ビンの全てに
   おける積算カウントにより指数関数を決定するステップ
   と を備えていることを特徴とする表面上の振れ及び加速度
   試験方法。
5. （５）請求項４記載の表面上の振れ及び加速度試験方法
   において、前記指数関数を決定する前記ステップはα及
   びβを前記曲線あてはめ法により導出した定数とすると
   きに、データを ｆ（ｘ）＝αｅ＾−＾β＾ｘの形式にあてはめるステッ
   プを含み、前記最悪の場合の加速度ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘを決
   定する前記ステップは ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝ｌ＿ｎα／β の関係により決定される ことを特徴とする表面上の振れ及び加速度試験方法。
6. （６）請求項４記載の表面上の振れ及び加速度試験方法
   において、それぞれ特定の値を有する多数のビンを発生
   する前記ステップは予測した前記最悪の場合の加速度を
   超える少なくとも一つのビンを含むことを特徴とする表
   面上の振れ及び加速度試験方法。
7. （７）表面上の最悪の場合の加速度を決定する方法にお
   いて、 センサと前記表面との間の距離を決定して、前記プロー
   ブと前記表面との間の距離を表わす信号を発生するステ
   ップと、 前記信号を二重微分して前記表面の高さの加速度値を表
   わす複数の加速度信号を発生するステップと、 前記複数の加速度信号を、選択した加速度値の積算カウ
   ントに変換するステップと、 前記積算カウントの分布を表わす指数関数を決定するス
   テップと、 前記指数関数により前記最悪の場合の加速度を決定する
   ステップと を備えていることを特徴とする表面上の最悪の場合の加
   速度を決定する方法。
8. （８）請求項７記載の表面上の最悪の場合の加速度を決
   定する方法において、前記指数関数を決定する前記ステ
   ップは、α及びβを定数としたときに、積算カウントの
   分布を最小平均二乗法を用いてｆ（ｘ）＝αｅ＾−＾β
   ＾ｘの形式を有する曲線にあてはめるステップを含み、
   かつ前記最悪の場合の加速度ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘを ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝ｌ＿ｎα／β の関係により決定することを特徴とする表面上の最悪の
   場合の加速度を決定する方法。
9. （９）データ記憶ディスク上の振れ及び加速度試験を行
   なう振れ及び加速度試験装置において、プローブと前記
   ディスクの表面との間の距離を表わす信号を発生するセ
   ンサ手段と、 前記信号に応答して前記表面の高さの瞬時的な加速度を
   表わす複数の加速度信号を供給する微分手段と、 前記加速度信号をその加速度値の分布を表わす指数関数
   に変換する変換手段と、 前記変換手段により導出された指数関数により最悪の場
   合の加速度を決定するレゾルバ手段とを備えていること
   を特徴とする振れ及び加速度試験装置。
10. （１０）請求項９記載の振れ及び加速度試験装置におい
    て、前記変換手段は更に負電圧の値を有する全ての前記
    加速度信号を正の値に変換する変換手段を備えているこ
    とを特徴とする振れ及び加速度試験装置。
11. （１１）請求項９記載の振れ及び加速度試験装置におい
    て、前記変換手段は予め定めたある値未満の値を有する
    加速度信号を除去する除去手段を備えていることを特徴
    とする振れ及び加速度試験装置。
12. （１２）請求項９記載の振れ及び加速度試験装置におい
    て、 前記変換手段は、α及びβを定数とするときに、加速度
    値をｆ（ｘ）＝αｅ＾−＾β＾ｘの形式を有する指数関
    数にあてはめると共に、 前記レゾルバ手段は前記定数を用いて、前記最悪の場合
    の加速度ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘを ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝ｌ＿ｎα／β の関係により決定する ことを特徴とする振れ及び加速度試験装置。
13. （１３）表面上の最大加速度を決定する装置において、 前記表面上の前記プローブを通過させる手段と、プロー
    ブと前記表面との間の距離の変化に応答して前記プロー
    ブと前記表面との間の前記距離を表わすアナログ信号を
    発生する手段と、 前記アナログ信号を二重微分して複数のディジタル加速
    度値を発生する手段と、 前記複数の加速度値を一つの指数関数に変換する手段と
    、 前記指数関数により最大値を有する加速度を決定する手
    段とを備えている ことを特徴とする表面上の最大加速度を決定する装置。
14. （１４）請求項１３記載の表面上の最大加速度を決定す
    る装置において、 前記変換する手段は、 関連する加速度のしきい値をそれぞれ有する複数のビン
    を発生する手段と、 前記ディジタル加速度値より小さい加速度のしきい値を
    有する各ビンに各前記ディジタル加速度値についてのカ
    ウントを発生する手段と、 各ビン及び加速度のしきい値におけるカウント数に関連
    する指数関数をあてはめる曲線あてはめ手段と を備えていることを特徴とする表面上の最大加速度を決
    定する装置。
15. （１５）請求項１４記載の表面上の最大加速度を決定す
    る装置において、最大値ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘを有する加速度
    はα及びβを、前記曲線あてはめ手段により決定された
    定数とするときに、 ｘ＿ｍ＿ａ＿ｘ＝ｌ＿ｎα／β の関係により決定されることを特徴とする表面上の最大
    加速度を決定する装置。
16. （１６）請求項１３記載の表面上の最大加速度を決定す
    る装置において、更に、負のディジタル加速度値を正の
    値に変換する手段を備えていることを特徴とする表面上
    の最大加速度を決定する装置。
17. （１７）請求項１６記載の表面上の最大加速度を決定す
    る装置において、前記変換する手段は、更に選択した値
    より小さな値を除去する手段を備えていることを特徴と
    する表面上の最大加速度を決定する装置。
18. （１８）アナログ加速度信号からディスクの品質につい
    ての数値を発生する装置において、 前記アナログ加速度信号から複数の量子化したデータ項
    目を発生するアナログ・ディジタル変換器と、 関連する特定の加速度値をそれぞれ有する複数のビンを
    発生する手段と、 前記特定のビンに関連する値より大きな値を有し、それ
    ぞれ量子化されたデータ項目について一つのカウントを
    それぞれ有する複数のビンにカウントを発生する手段と
    、 前記加速度値と各ビンのカウント数に関連する関数を決
    定する手段と、 決定された前記関数により最大値の加速度を決定する手
    段とを備えている ことを特徴とする表面上の最大加速度を決定する装置。