JPH08509812A - 干渉計方式浮上量測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 干渉計を用いてゼロ・マイクロインチに近いディスク・ドライブの読取／書込ヘッド（30）の浮動高を測定する装置であり、ディスク表面上のヘッドの浮動高は白色光を回転ディスク（20）の下側に送って計算される。ディスク上の薄い金属基質層（22）は、ビーム分割器として作用して、ビームの第１部分を下向きに反射し、ビームの第２部分が其こを通過して読取／書込ヘッドの底面で下向きに反射されることを可能にする。反射されると、２つの部分は結合して干渉パターンを形成する。このパターンは分光器に入力されて、それは、強度曲線を生成し、空気支持摺動器（36）の独自の高さをビーム分割層上に表示する。浮動高は、この高さからスペーサ層（24）の厚みをマイナスして最終的に決定される。

Description

【発明の詳細な説明】 干渉計方式浮上量測定装置 発明の背景 発明の分野 本発明は、回転ディスクなどの上方の読取／書込ヘッドの浮動高（又は浮上量 ）を正確に測定する装置、特に、ほとんどゼロ・マイクロインチに至るまでずっ と極めて僅かの浮動高（又は浮上量）を測定できる白色光干渉計装置に関する。 関連技術の説明 磁気記憶装置の読取／書込ヘッドは記憶媒体上を“浮動”するように設計され ている。Winchester−タイプのハード・ドライブの場合、ドライブの立ち上げ時 に、記憶ディスクが或る角速度に達すると、ディスク表面の循環空気の緩衝材は 、ヘッドをディスク表面から強制的に上昇させて、浮動高を生成する。非常に低 い浮動高を有していると幾つかの長所を提供するが、その中の主な長所として、 ヘッドをディスク表面のごく近くに浮動すると、高いデータ・ビット密度（すな わち、記憶ディスクのデータ・トラックの１インチあたりのデータ・ビットの数 ）が可能になる。そこで、業界は、読取／書込ヘッドが記録表面上で保持される 高さを低くするように努めてきた。1960年代に、浮動高は一般的に約100マイク ロインチ（μ″）だった。いま、読取／書込ヘッドとディスク・ドライブの設計 の技術的な進歩はミクロンという低い単位に浮動高を減少することを可能にした 。 ディスク・ドライブの動作と性能を設計して効果的に評価するた めに、ヘッドがディスク上を浮動する高さを正確に求めて、ディスクが回転する 時に浮動高に任意の十分な変動容量が存在するかどうか決定することが必要にな る。ヘッドの浮動高が大きい時に、白色光または単色光を用いる従来の干渉計の ような方法が高さを正確に測定するために用いられた。 従来の白色光干渉計の場合、図１ａに図示されるように、白色光源15（すなわ ち 、全ての可視周波数電磁波のスペクトル）は、例えばガラス・ディスク16の底 部に向けられている。光15ａの第１部分はディスクの上面で下向きに反射される が、光15ｂの第２部分は、ディスクを通過して、空気支持摺動器17の低面で下向 きに反射される。光の第１と第２の両方の部分の複数の波長の各々は反射時に同 じ位相を有しているが、第１部分の位相は第２部分に対して推移することになる 。従って、光の第１と第２の部分が再び結合する時に、それらは干渉パターンを 形成する。この干渉パターンは可視光線スペクトルの少なくとも１つの色を含ん でいるので人の目に見える（一般的な例の干渉パターンとして、他に、舗道上の 油膜の反射から見られるものがある。可視色は、油の最上面と底面で跳ね返った 後に再結合する光の波に起因する干渉パターンから生じる）。ディスクと空気支 持摺動器の上面で反射する光の波から生じる干渉パターンの色は、ディスクの表 面の空気支持摺動器の高さを独自に表している。 このような方法に付随する問題は、干渉パターンの色は、そこに含まれている 光の波の周波数の優れた推測を与えるが、パターンの数多くの光の波の実際の周 波数を裸眼で決定することが非常に難しいことにある。周波数が分からないと、 浮動高の決定は単純な推測になる。この問題は、干渉パターンを、パターンに存 在する周波数の全てを正確に測定できる分光測光計に入力することに依って解決 された。分光測光計は、浮動高を正確に決定するために、コンピュータ演算に依 って分析される強度曲線を生成する。 このような干渉計浮動高測定装置の１例はPacific Precision Laboratories I nc．（PPL），9207 Eton Avenue，Chatworth，CA 91311が製作している。PPL装 置は約４〜５マイクロインチ（μ″）の浮動高を測定できる。しかし、PPL装置 や他の従来の干渉計浮動高測定装置は、それより低い浮動高を測定することが非 常に難しい。４〜５μ″未満の浮動高の場合、ディスクの上面で反射する光の第 １部分の位相推移は、空気支持摺動器で反射する光の第２部分に対して非常に小 さい。この僅かな位相推移が干渉パターンを導き、その場合、各々波長の強度は 比較的弱く、全ての波長の強度曲線は互いに比較的平らな曲線になる。図１ｂは 、幾つかの強度曲線と、それらが生成された浮動高を示す。図から、４〜５μ″ 未満の曲線は比較的平らで見分けがつかないことが分かる。従って、これらの曲 線から浮動高を正確に求めることは非常に難しい。ディスク・ドライブは４〜５ μ″未満の浮動高を有して現在製作されているので、従来の白色光干渉計装置は これらの浮動高を正確に測定できない。 従来の浮動高の干渉測定方式の別の欠点は、ガラス・ディスクの表面が好まし い反射器でないので、摺動器で反射される光の強度はディスクの上面から反射さ れる光の強度より遥かに大きいことにある。これは弱い干渉パターンを導く結果 になる。 単色の干渉計もヘッドの浮動高を測定するために用いられてきた。このような システムでは、例えば、レーザからくる単色光線の波は、ガラス・ディスクと空 気支持摺動器に向けて送られて、干渉パターンが前述のように生じる。単一周波 数の光源を使用すると、最終的な干渉パターンの容易な測定が可能になる。単色 の干渉測定装置はごく僅かの浮動高も測定できるが、それらは非常に高価になる 。このようなマシンの平均コストは、白色光の干渉浮動高測定装置の約５〜10倍 も高価になる。更に、単色の装置は、較正が難しいので、特に管理された環境で 使用しなければならない。これらの要因の全てが、単色装置を、読取／書込ヘッ ド浮動高の製造ライン試験に於ける大規模な使用のために非現実的なものにする 。 発明の要約 従って、本発明の目的は、ほとんどゼロ・マイクロインチに近い、ごく僅かの 浮動高に対して、ディスク上の読取／書込ヘッドの浮動高を正確に測定できる構 造を提供することにある。 本発明の更なる目的は、白色光源を用いる干渉計から浮動高を計算することに ある。 本発明の更に別の目的は、廉価であり且つ既成の浮動高測定装置に容易に廉価 に取り入れることができる前述の構造を提供することにある。 本発明のこれらと他の目的は、ゼロ・マイクロインチに近い浮動高を正確に測 定する装置を意図された本発明に依って達成される。装置は、薄い金属基質層を 其の上面に有するガラス・ディスクを含んでいる。均一なスペーサ層が金属基質 層に付着されていて、スペーサ層は水晶または白色光に対して透過性の他の類似 の材料から構成されている。本発明は、ディスク上の浮動高をディスクのスピン アップまたは回転時に保持する、空気支持摺動器を更に含んでいる。スペーサ層 のすぐ近くに、空気支持摺動器と実質的に同じ反射特性を有するように、同じま たは類似の材料から構成された摺動器のような構造部が取り付けられている。 ディスク表面のヘッドの浮動高は、白色光を回転ディスクの下側に向けて計算 される。薄い金属基質層は、ビーム分割器として作用 して、ビームの第１部分を下向きに反射し、ビームの第２部分が其こを通過して 空気支持摺動器の底面で下向きに反射されることを可能にする。いちど反射され ると、光の第２部分の位相は第１部分に対して推移し、２つの部分は再び結合し て干渉パターンを形成する。スペーサ層の追加が、干渉パターンの位相推移を大 きくして、比較的大きく変動される波長を含んでいるパターンを生じる。このパ ターンは分光測光計に入力され、それは、強度曲線を、干渉パターンに属する光 の各々波長の強度のグラフィック表現を用いて示す（図１ｂ）。各々強度曲線は ビーム分割層上の空気支持摺動器の独自の高さを表していて、高さはコンピュー タ・ブログラムを用いて計算される。 浮動高計算のための較正基準を得るために、第２の光ビームが、前述のように 、スペーサ層の表面に取り付けられた摺動器のような構造部に向けられて、ビー ム分割層上の摺動器のような構造部の高さ（すなわちスペーサ層の厚み）が計算 される。浮動高は、そこで、ビーム分割層上の空気支持摺動器の高さと、ビーム 分割層上の摺動器のような構造部の高さの差から与えられる。 図面の簡単な説明 本発明は図面を参照してこゝに説明することにする。図において、 図１ａは、従来の干渉計に於いて、それに与えられた光源を具備するヘッド／ ディスク・インタフェースの断面図である。 図１ｂは従来の干渉計に依って決定された幾つかの浮動高の強度曲線を示し、 図２は本発明に従うヘッドと作動アセンブリとディスク・アセンブリの等角図 であり、 図３ａは本発明のヘッドとディスク・アセンブリの拡大断面図であり、 図３ｂは本発明のヘッドとディスク・アセンブリの別の実施例の拡大断面図で あり、 図４は、図２に図示されるヘッドとディスク・アセンブリのライン４−４に沿 う断面図であり、従来の干渉計に於いて、そこに与えられた光源を更に示してい て、 図５ａは干渉パターンを得るために本発明に従う構造の略図であり、 図５ｂは干渉パターンを得るために本発明に従う別の構造の略図であり、 図６は本発明のシステムの略図であり、 図７ａは本発明の別の実施例に従うディスク・アセンブリの拡大断面図であり 、 図７ｂは本発明の別の実施例に従うヘッドとディスク・アセンブリの拡大断面 図である。 好適な実施例の詳細な説明 本発明は、一般的に、Winchester−タイプのハードディスク・ドライブの回転 記憶ディスクの上方に於ける読取／書込ヘッドの特に僅かに浮動する高さを正確 に測定するための構造に関する。この構造は、干渉計の原理を用いて、ヘッド／ ディスク・インタフェースに向けられた白色光源ビームから干渉パターンを得て いる。分光測光計が、浮動高を独自に表す波長強曲線として干渉パターンを示す ために用いられている。 ここで図２〜７を見ると、本発明は、例えばPPL浮動高試験装置に用いられて いるように、標準ガラス・ディスク20を具備するディ スク・アセンブ18を含んでいる。ディスク20は、厚みが均一の割合で変わるが、 光を透過する特性を示す（約3.84×10¹⁴Hz〜約7.69×10¹⁴Hzの周波数帯域の可視 スペクトル）。ディスク・アセンブリ18はディスク20の上面に塗布された薄い反 射層22を更に含んでいる。発明の背景に記されたように、ガラス・ディスク20の 上面は、約1.5の届折率（ｎ）を有する、比較的低性能の光の反射器を具備して いて、層22の介在がディスク20の上面に於ける光の反射率を大幅に高める。層22 はクロムから構成されることが好ましいが、例えば2.5のような高届折率を有す る任意の幾つかの材料も使用できる。層22は、代わりに酸化チタン（TiO₂または Ti₂O₃）からも構成できる。高届折率なことに加えて、酸化チタンは、内部吸収 率が非常に小さい優れた光透過物質である。層22が形成できる他に可能性がある 材料として、幾つかの金属基質と金属基質合金と誘電体がある。層22は、そこに 入射する光が分割され、最初の部分が反射され、第２の部分が透過されるように して選択される。このような材料は“ビーム分割器”と広く呼ばれている。ビー ム分割層22は、表面被覆またはメッキのような薄膜塗布プロセスに依って塗布さ れる。層22がクロムから形成される時に、最適の厚みは約10.0ナノメータであり 、約８〜10ナノメータの範囲にあることが望ましい。 ディスク・アセンブリ18はビーム分割層22の上面にスペーサ層24を更に含んで いる。スペーサ層24は水晶または少なくとも可視光線の周波数に対して透過性の 他の材料から好都合に製作できる。スペーサ層24は、ビーム分割層22に均一に一 様に付着され、且つ読取／書込ヘッドに依る衝撃と他のショックに十分に耐える 硬度を備えた滑らかな上面を具備している。スペーサ層が水晶から形成される時 に、最適の厚みは約300.0ナノメータになる。この厚みは、与えられた厚みのス ペーサ層24から干渉方式により得た干渉パターンが、 ゼロの浮動高の場合でも、可視光スペクトルの状態を保つ範囲で、増減できるこ とが理解される。 ビーム分割層22は、強くて堅固な接着層をディスク20とスペーサ層24の表面間 に与える更なる機能として作用する。ビーム分割層22の接着特性は、それら自体 に依る単純なディスク20とスペーサ層24より、更に堅固なディスク・アセンブリ を与える。 次に詳細に説明されるように、光がディスク・アセンブリ18の下側に与えられ ると、第１部分27ａ（図３ａ）はビーム分割層22で反射され、第２部分27bは摺 動器36の下側で反射される。これらの部分27ａと27ｂは、再び結合して、浮動高 を表す干渉パターンを形成する。部分27ａと27ｂは共に高強度／高振幅の波にな り、明確に定められた最高点と最低点を有する干渉パターンを生成することが望 まれる。 しかし、光が第１基質から第２基質に進む際に、基質が異なる届折率を有して いると、或る量の光は、第１基質を介して反射して、第２基質に進まない。そこ で、スペーサ層24からスペーサ層と摺動器36の間の流体を進む光の或る部分（27 ｃ）は、スペーサ層24の最上面で反射してスペーサ層24に戻るので、その部分27 bの強度が減少する。スペーサ層が水晶から構成され、スペーサ層と摺動器の間 の流体が空気である時に、約３％の光が反射される。 これを防止するために、図３ｂに図示されるように、スペーサ層24の上面は通 常の非反射性コーティング25を含んでいる。コーティング25は、スペーサ層24の 上面で反射される光の量を大幅に減少するので、その光が通過して摺動器36の下 側で反射することを可能にする。このようにして部分27ｂの強度が最大になる。 コーティング25は引っ掻きと磨耗を防止するために高い硬度を更に備えている。 本発明はディスク表面と摺動器の間の流体として液体を更に用い て作動している。このような場合、液体の届折率がスペーサ層24の届折率にほぼ 等しくなるように、液体が選択されるか、または添加剤が液体に加えられる。こ のようにして、液体とスペーサ層の間の境界で反射される光の量は最小限になる 。 図４に図示されるように、ディスク20には、好都合にディスク20の外径部にラ ンプ基準部26が組み込まれていて、その部分は露出していて、ビーム分割層22ま たはスペーサ層で塗布されてない。ランプ基準部26の意図はランプ28を較正する ことにある（図５ａと５ｂ）。ランプ28の強度は任意の与えられた日時に於いて 僅かに変動するので、この変動は、如何なる場合でも、干渉パターンを生成する 前に決定しなければならない。従って、浮動高を測定する前に、ランプ28からの 光は部分26に向けられる。部分26を反射する光の量が測定され、部分26の届折率 と反射率が分かると、ランプ28の強度が計算できる。 ランプ28は、好都合に通常の水銀蒸気ランプやハロゲン・ランプまたは他の類 似の光源になる。ランプから放出された光は、ディスクの入射光が約１〜２mmの 直径になるように、光学的レンズ（図示されていない）を用いて焦点が定められ る。光源は他の手段を用いて他の直径に相応して焦点が定められることが理解さ れる。 読取／書込ヘッド30は、ヘッドをディスク・アセンブリ18を基準にして位置設 定するために、作動アセンブリ32に依って支えられている。読取／書込ヘッド30 は、代わりに、ディスク20の表面と平行するＸ−Ｙ面で移動するようにコントロ ーラ54（図６）に依って制御される支持アームに取り付けられることもできる。 作動または支持アームの何れかを用いて、コントローラ54は、弓形通路（湾曲角 部を含めて）または直線通路の何れかでディスク・アセンブリ18の表面を基準に してヘッド30を移動する。読取／書込ヘッド30は変換 器34と空気支持摺動器36を含んでいる。作動ディスク・ドライブの場合、変換器 は、制御回路の信号に相応して、データを記憶ディスクから読み取り、そこにデ ータを書き込む。本発明の場合、変換器34は、データを読み取ったり書き込んだ りしない、むしろ、浮動高の試験条件が、読取／書込ヘッドがディスク・ドライ ブの通常動作中にディスク上を浮動する条件と同じであることを保証するために 存在する。 図２と４に図示されるように、変換器34が空気支持摺動器36に取り付けられて いて、それは作動アセンブリまたは支持アーム32に依って順に取り付けられてい るか支えられている。空気支持摺動器36の構造は、一般的に、摺動器36の前端か ら後方に延長する側面レール38ａと38ｂを含んでいる。本発明は浮動高を任意の 幾つかのヘッド・デザインで測定するために用いられるので、摺動器36は幾つか の異なる状態で構成されることが理解される。例えば、レール38ａまたは38ｂあ るいはその両方は楔形状の傾斜構造を其の立ち上がり端または立ち下がり端に含 んでいる。そのうえ、レール38ａまたは38ｂあるいはその両方の幅と高さも変わ る場合がある。更に、レール38ａまたは38ｂあるいはその両方は、Whiteのアメ リア特許番号4,673,996に説明され特許請求されているように、横方向加圧輪郭 部を含む場合がある。横方向加圧輪郭部に依り、溝または輪郭部は、レール38ａ と38ｂの片方または両方の長手方向に沿って（すなわち、摺動器36の前端から後 方に延長して）両方のレールの内部または外部あるいはその両方で切断されてい る。摺動器36は、チタン・カーバイドまたはチタン・カーバイド／酸化アルミニ ウム合成物、または通常の摺動器が形成される一部の他の非透過性の反射材料か ら形成される。摺動器36のレール38ａと38ｂは、均一の浮動高と均一の反射特性 を共に与えるように滑らかに構成されている。 作動アセンブリまたは支持アーム32は、読取／書込ヘッド30が組み込まれてい る湾曲部42を支えるアーム40を含んでいる。アーム40は、読取／書込ヘッド30を ディスク・アセンブリ18の表面に向けて、試験されるディスク・ドライブのデザ インに基づいて変動するグラム荷重に準じて片寄せする。湾曲部42はレール38ａ と38ｂの底面を水晶スペーサ層24の上面と平行する面で支えるように作用する。 回転ディスク・アセンブリ18の直線速度は、ヘッド30から見ると、ディスク・ アセンブリ18上でｖ＝ω×ｒの関係に従って瞬時に変わり、ここで、ｖはヘッド から見る直線速度と等しく、ωはディスク・アセンブリ18の角速度に等しく、ｒ はヘッド30が位置するディスク・アセンブリ18の回転軸からの半径と等しい。そ こで、ディスクの外部に位置する時にヘッド30から見るディスク・アセンブリ18 の直線速度は、ディスクの内部に位置する時にヘッド30から見る速度よりはやい 。ディスクの直線速度は、ヘッドが高速の速度でディスク上で高く浮動するよう に浮動高に作用する。従って、ディスク・アセンブリ18の表面を横断するヘッド 30の位置を調整すると、異なる浮動高が測定できる。 水晶スペーサ層24の上面に、摺動器のような構造部44が取り付けられている。 摺動器のような構造部44は、表面被覆またはメッキのような周知の薄膜塗布方式 を用いて水晶スペーサ層24に塗布され、スペーサ層24の表面の残りの部分は遮蔽 される。構造部44の材料は、摺動器36と同じか或いは実質的に同じ反射率を有す るように好都合に選択されているので、スペーサ層24の露出された上面と恒久的 に直接接触する状態で空気支持摺動器を光学的に意味している。しかし、或る浮 動高試験に対して、摺動構造部44は摺動器36より大きい反射率をもつ場合がある ことも考えられる。 構造部44は、スペーサ層24の外径と同心状態で環状に好都合に構 成されている。構造部44を形成する際に用いる材料は、チタン・カーバイド、チ タン・カーバイド／酸化アルミニウム合成物、または試験中の空気支持摺動器36 と実質的に同じ表面反射特性を有する任意の他の材料になる。このような摺動器 は、一般的に光学的に非透過性であり、そこに入射する光の約19〜20％を反射す る。次に詳細に説明されるように、摺動器のような構造部44の意図は、ビーム分 割層22上の摺動器36の高さが摺動器36の実際の浮動高を得るために相殺される、 ゼロ浮動高基準高を与えることにある。 従来の浮動高試験装置の場合、ゼロ基準浮動高は、ヘッドを幾つか異なる場所 のディスクに置き、その平均をとって計算される。前述のように４μ″未満の浮 動高を計算する際の難しさに加えて、この方式は時間消費型であり、ディスクま たは読取／書込ヘッドの表面の凹凸がヘッドとディスク表面との全体的な接触を 妨げるので、真のゼロ基準測定も妨げることになる。摺動構造部44をディスクに 直接付着すると、瞬間的に正確なゼロ基準測定が、ディスクを回して幾つかの測 定を行うと実現できる。更に、摺動構造部44とディスク表面との滑らかな全体的 な接触が存在するので、測定は真のゼロ基準測定になる。 ディスク・アセンブリ18は、一定または可変速度で回転するように構成されて いる通常の回転モータ46に依って回転される。前述のように、ヘッド30から見る ディスク・アセンブ18の速度は、ディスク・アセンブリ18を基準にしてヘッド30 の放射位置に従って変わる。しかし、ディスクの速度を更に調節することが望ま れるので、それは、発明の範囲内で可変速度回転モータを与える。ディスク・ア センブリ18はディスク・クランプ50に依ってハブ48に好都合に取り付けられてい る。ハブ48は、回転モータ46がディスク・アセンブリ18の中心に位置するように 、回転モータ46の周囲に取り付けられ ている。 動作中に、ランプ28からくる光ビームは、最初にランプ基準部26に向けられて 、ランプ28を前述のように較正する。ランプ28が正常に較正されると、光ビーム は、ガラス・ディスク20の下側から読取／書込ヘッド30に向けられる。ビームの 直径は、摺動器36の側面レール38ａまたは38ｂ上にビームの焦点を十分に定める ことができるように細くできる。図３ａと３ｂと４に図示されるように、層22は 、光ビームの第１部分がガラス・ディスク20を通ってビーム分割層22の表面から 下向きに反射されるように、ビーム分割器として作用する。光ビームの第２部分 は、ビーム分割層22を通って、摺動器36のレール38ａまたは38ｂの１つから下向 きに反射される。 ビーム分割層22の厚みを変えると、それが反射する光の量と、それが透過する 光の量の比率が変わる。比較的厚いビーム分割層22は、透過された光の量と比べ ると、そこに入射する光の大部分を反射する。同様に、比較的薄いスペーサ層22 は、反射された光の量と比べると、光の大部分を透過する。スペーサ層22の厚み は、ディスク20の底面からくる光の第１部分（図３ａと３ｂで２７ａ）の強度が ディスク20の底面からくる光の第２部分（図３ａと３ｂで２７ｂ）の強度と実質 的に等しくなるように最適に選択される。光の第１と第２の部分は、互いに位相 外にあり、再び結合して干渉パターンを形成する。ビーム分割層22の最適な厚み は、最大強度干渉パターンが達成されるまで、ビーム分割層の厚みを調節して達 成される。 位相差から生じるパターンは、ビーム分割層22のレール38ａと38ｂの高さを独 自に表している。白色光が用いられているので、全ての異なる可視波長の光は、 ビーム分割層22と摺動器36の両方で反射され、結合して干渉パターンを形成する 。そこで、パターンの種々の可視波長の存在と強度を確かめるために、それは、 Pacific Prec ision Laboratories製の干渉浮動高測定装置に用いられているように、通常の分 光測光計52に入力される。図６に図示されるように、ディスク・アセンブリ18か ら生成された後に、干渉パターンはパターン検出器51に依って周知の方式で感知 される。パターン検出器51は干渉パターンを分光測光計52に伝える。分光測光計 52は、干渉パターンの光の各々波長の強度を決定して波長強度曲線を生成できる （図１ｂに図示されるように）。スペーサ層24の介在は、ビーム分割層22で反射 された光と摺動器36で反射された光の間の位相差を大きくする。従って、最終的 な干渉パターンは、容易に測定される相対的に調節された強い波長を含んでいる 。 干渉パターンの強度曲線は、ビーム分割層22上の側面レール38ａと38ｂの高さ を独自に表している。この高さは従来の方法を変更して決定される。或るこのよ うな従来の方法はPacific Precision Laboratories製の干渉浮動高測定装置に依 って行われるコンピュータ演算を用いている。このようなシステムの場合、コン ピュータ56のプログラムは、強度曲線の、最大値と最小値を含めて、形状を分析 して、対応する高さを出力する。本発明では、このプログラムはスペーサ層24の 厚みを考慮するために変更されている。スペーサ層24に依り、強度曲線は、非常 に低い浮動高の場合でも、確実に認識できて正確に測定できる最大値と最小値を 示すので、ビーム分割層22上の摺動器36の高さがコンピュータ・プログラムに依 って正確に計算できる。 ビーム分割層22上の摺動器36の高さの決定後に、プロセスは、光ビームを摺動 器のような構造部44から引き離すことを繰り返す。空気支持摺動器に依り、光の 一部はビーム分割層22で下向きに反射され、第２部分は、ビーム分割層22を通過 して、摺動器のような構造部44の下側で下向きに反射される。そこで得た干渉パ ターンは分光 測光計52に入力され、前述の強度曲線が求められる。この曲線は、前述のように 本発明に従ってコンピュータ・プログラムに依って分析されて、ビーム分割層22 上の摺動器のような構造部44の高さを決定する。ビーム分割層22はスペーサ層24 と直接接触し、それは順に摺動器のような構造部44と直接接触するので、求めら れたビーム分割層22上の摺動器のような構造部44の高さは単純にスペーサ層24の 厚みになる。この高さをビーム分割層22上の空気支持摺動器の高さからマイナス すると、スペーサ層24の上面の空気支持摺動器の高さが求められる。これがディ スク・アセンブリ18上のヘッド30の浮動高になる。 図５ａに図示されるように、ガラス・ディスクを基準にする光ビームの入射角 度（すなわち、光ビームが、ディスク２０が位置する面と垂直の軸に対して形成 する角度）は０度になる。この実施例の場合、ランプ28からくる光は、ミラー60 で反射し、ビーム分割器62を通って、ディスク・アセンブリ18の下側に進む。そ こで、光は、分割され、前述のように再び結合されて、干渉パターンを形成する 。パターンは、ビーム分割器62から反射して、分光測光計52に送られる。 図５ａを参照しながら説明された実施例の１つの欠点は、ディスク・アセンブ リ18と摺動器36から反射された干渉パターンの一部がビーム分割器62に戻ること である。そこで、分光測光計52に向けて反射された干渉パターンの一部は適度に 低い強度になる。しかし、この問題は図５ｂに図示される実施例では軽減される 。この実施例では、光の入射角度は０度でない或る角度になる。ランプ28からく る光は、ミラー62で反射されて、ディスク・アセンブリ28に進む。そこで、光は 、分離され、前述のように再び結合して、ミラー64を介して分光測光計52に送ら れる干渉パターンを形成する。抑制要素 66は、干渉パターンがディスク・アセンブリ18に進入する前にランプ28からの光 に依って影響を受けないことを保証するために含まれている。 図６に図示されるように、本発明は、ヘッド30とディスク・アセンブリ18の動 作と相互作用を制御するコントローラ54を含んでいる。コントローラ54は、制御 信号を生成して作動アセンブリまたは支持アーム32に送って、ヘッド30の位置を ディスク・アセンブリ18を基準にして定めるために、制御回路を含んでいる。更 に、コントローラ54は、制御信号を生成して回転モータ46に送り、ディスク・ア センブリ18が回転する速度を調節して制御するために、制御回路を含んでいる。 別の実施例では、コントローラ54は、ランプ28の光源の強度と方向と周期を制御 するように変更されている。コントローラ54は、分光測光計52とシステムの残り の部分との相互作用を制御するためにも変更できる、すなわち、コントローラ54 は、パターン検出器51を制御して、干渉パターンを分光測光計52に入力し、更に 、高さを強度曲線から決定するために強度曲線を分光測光計52からコンピュータ 56に転送することも制御できる。コントローラ54は好都合にコンピュータ56の一 部になる。ユーザは、システム・パラメータをコントローラ54に、コンピュータ 56の一部として含まれているキーボードまたは類似の構造を介して入力できる。 図７ａと７ｂに図示される本発明の別の実施例では、ディスク・アセンブリ18 上の摺動器36の浮動高は、摺動器36が規定の位置にない状態で第１干渉パターン を得て記憶し、且つ摺動器36が規定の位置にある状態で第２干渉パターンを得る と、正確に計算できる。第１と第２の干渉パターンの差はディスク・アセンブリ 18上の摺動器36の高さを独自に表している。特に、図７ａを見ると、ランプ28か らくる光70は、前述のように、ディスク・アセンブリ18の下側に送 られている。光はディスク・アセンブリ18の各々境界で下向きに反射される。す なわち、部分70ａはディスク20の下側で反射され、部分70ｂはビーム分割層22で 反射され、部分70ｃはスペーサ層24の上面で反射される。（図３〜５では明確に するために省略されているが、ランプ28からくる光の部分、図７ａの部分70ａは 、ディスク・アセンブリ18に進まないで、ディスク20の下側で常に反射される） 。 この実施例では、各々、層22とスペーサ層24の上面で反射される部分70ｂと70 ｃの強度を最大にすることが望まれる。そこで、非反射性コーティングはスペー サ層24の上面に塗布されない。更に、抑制要素、またはディスク20の底面に塗布 される非反射性コーティングは部分70ｂと70ｃに相応して部分70ａの強度を最小 限にするために用いられる。摺動器が無いと、部分70ｄは反射されない状態を続 ける。部分70ａと70ｂと70ｃに依る干渉パターンは分光測光計52に依って分析さ れ、結果はコンピュータ56に記憶される。 その後、図７ｂに図示されるように、摺動器34はディスク・アセンブリ18上に 保持され、光70はランプ28から前述のように送られる。ここで、更なる部分70ｅ は摺動器36から下向きに反射される。そこで、部分70ａと70ｂと70ｃと70ｅから 得た干渉パターンは分光測光計52に入力され、結果は図７ａに図示される構成で 得た結果と比較される。２つの干渉パターンの差は、摺動器36の下側で反射する 更なる構成要素70ｅの結果である。２つの結果は、コンピュータ56のコンピュー タ演算に依って分析されて、ディスク・アセンブリ18上の摺動器36の浮動高を導 く。 本発明の実施例の前述の説明から分かるように、特に僅かの浮動高が、比較的 廉価な白色光干渉計技術を用いて測定できる。実際に、本発明はゼロ・マイクロ インチの浮動高も測定できる。これは、 もちろん、空気支持摺動器36が回転ディスク・アセンブリ18の表面に静止し且つ ビーム分割層22上の空気支持摺動器36と摺動器のような構造部44の両方の高さが 同じであるケースである。実際に、ディスク・ドライブは、ヘッドとディスクの 間の磨耗摩擦がディスク・ドライブの故障を瞬時に招くので、ゼロ・マイクロイ ンチの浮動高をもたないように設計されている。しかし、ゼロ・マイクロインチ に近づけることはディスク・ドライブとコンピュータの設計者の願いであり、技 術の進歩が将来の浮動高の更なる減少を可能にするので、本発明は任意の浮動高 を正確に測定するために使用できる。 発明はここで詳細に説明されてきたが、発明はここで開示された実施例に限定 されないことが理解されるべきである。例えば、本発明の重要な特徴であるが、 ビーム分割層22は、ディスク20の上面がビーム分割器として作動するために省略 される場合もあることが理解される。更に、ヘッドがディスク上に保持される流 体は、従来のディスク・ドライブのように、空気の緩衝材、またはLemkeのアメ リカ特許番号5,097,368に開示されているように、液体の緩衝材でもよい。浮動 高の測定が液体を用いて行われる場合、強度曲線を分析するコンピュータ56のコ ンピュータ・プログラムは、液体の届折率を考慮するために変更される。種々の 他の変更と交換と修正は、添付の特許請求の範囲に依って説明され定義される発 明の精神または範囲から逸脱せずに当業者に依って本発明に対して実施できると 思われる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．回転ディスク上の読取／書込ヘッドの浮動高は４マイクロインチ（μ″） 未満であることを特徴とする、前記読取／書込ヘッドの浮動高を白色光干渉計方 式を用いて測定する装置。 ２．前記の浮動高は３マイクロインチ（μ″）未満である、請求の範囲第１項 に記載の装置。 ３．前記の浮動高は２マイクロインチ（μ″）未満である、請求の範囲第１項 に記載の装置。 ４．前記の浮動高は１マイクロインチ（μ″）未満である、請求の範囲第１項 に記載の装置。 ５．ディスク・ドライブ装置の読取／書込ヘッドの浮動高を、（１）光ビーム の第１部分をディスクの上面のビーム分割層で反射し且つ光ビームの第２部分を 読取／書込ヘッドの下側で反射し、（２）光ビームを再び結合してから、ビーム 分割層上の読取／書込ヘッドの下側の高さを干渉パターンに基づいて決定して得 た干渉パターンの生成により測定する装置であって、該装置は、 ビーム分割層と読取／書込ヘッドの下側の間のビーム分割層上に設けられ、そ れにより光ビームの第２部分の通路長を長くできる、スペーサ層を具備すること を特徴とする、読取／書込ヘッドの浮動高を測定する装置。 ６．浮動高は、スペーサ層の厚みより薄いビーム分割層上の読取／書込ヘッド の下側の高さに等しいものである、請求の範囲第５項に記載の装置。 ７．前記のビーム分割層は約10ナノメータの厚みを備えている、請求の範囲第 ５項に記載の装置。 ８．前記のスペーサ層は、前記の干渉パターンがゼロ浮動高に対 して可視光線スペクトルにあるような厚みを備えている、請求の範囲第５項に記 載の装置。 ９．前記のスペーサ層は約300ナノメータの厚みを備えている、請求の範囲第 ８項に記載の装置。 10．ビーム分割層は薄い金属基質を含有している、請求の範囲第５項に記載の 装置。 11．薄い金属基質はクロムを含有している、請求の範囲第10項に記載の装置。 12．ビーム分割層は誘電体を含有している、請求の範囲第５項に記載の装置。 13．ビーム分割層は酸化チタンを含有している、請求の範囲第５項に記載の装 置。 14．ディスク・ドライブの読取／書込ヘッドの浮動高を測定する装置であって 、該装置は、 光を生成する手段と、 読取／書込ヘッドをディスク上の流体の緩衝材上に支える空気支持摺動器であ って、前記の空気支持摺動器は下側を備えていて且つ前記のディスクはビーム分 割層と前記のビーム分割層の最上面に構成されているスペーサ層を含んでいる、 前記の空気支持摺動器と、 前記の光生成手段からくる複数の電磁波長の位相差から生じる干渉パターンで あって、前記のビーム分割層で反射する前記の光の第１部分と、前記のビーム分 割層を通過し且つ前記の空気支持摺動器の前記の下側で反射して、そこで前記の 光の前記の第１部分と再び結合する前記の光の第２部分に依って形成される、前 記の干渉パターン、 を具備していて、 前記のスペーサ層は前記の位相差を大きくするように構成されて いるので、前記の複数の電磁波長の各々電磁波長は可視スペクトルの内部にあり 、 前記の干渉パターンは前記のビーム分割層上の前記の空気支持摺動器の高さを 独自に表している、前記の装置。 15． 前記のスペーサ層の最上面と接触する底面を有する摺動構造部と、 前記のビーム分割層で反射する前記の光の第３部分と、前記のビーム分割層を 通過し且つ前記の摺動構造部の前記の底面で反射して其こで前記の光の前記の第 ３部分と再び結合する前記の光の第４部分に依る干渉から生じる基準干渉パター ン、 を更に具備していて、 前記の基準干渉パターンは前記のスペーサ層の厚みを独自に表している、請求 の範囲第14項に記載の装置。 16． 前記のビーム分割層上の前記の空気支持摺動器の前記の高さを前記の干渉パタ ーンから決定し且つ前記のスペーサ層の前記の厚みを前記の基準干渉パターンか ら決定する手段を更に具備する、請求の範囲第15項に記載の装置。 17．読取／書込ディスクの浮動高は前記の高さと前記の厚みの間の差である、 請求の範囲第16項に記載の装置。 18．前記の摺動構造部の前記の底面は前記の空気支持摺動器の前記の下側と類 似する反射特性を備えている、請求の範囲第15項に記載の装置。 19．前記のビーム分割層は約10ナノメータの厚みを備えている、請求の範囲第 14項に記載の装置。 20．前記のスペーサ層は、前記の干渉パターンがゼロ浮動高に対 して可視光線スペクトルに属するような厚みを備えている、請求の範囲第14項に 記載の装置。 21．前記のスペーサ層は約300ナノメータの厚みを備えている、請求の範囲第2 0項に記載の装置。 22．非反射性材料を前記のスペーサ層の上面に、前記のスペーサ層の前記の上 面に於ける前記の光の反射を減少するために更に含有している、請求の範囲第14 項に記載の装置。 23．前記のディスクは最上面を有する透明なディスク基板を具備していて、前 記のビーム分割層が前記の最上面に構成されている、請求の範囲第14項に記載の 装置。 24．前記のビーム分割層は金属基質から構成されている請求の範囲第14項に記 載の装置。 25．前記の金属基質はクロムである特許請求の範囲第24項に記載の装置。 26．前記のビーム分割層は誘電体から構成されている請求の範囲第14項に記載 の装置。 27．前記のビーム分割層は酸化チタンから構成されている請求の範囲第14項に 記載の装置。 28．前記のスペーサ層は水晶から構成されている請求の範囲第14項に記載の装 置。 29．前記の決定手段は、 前記の干渉パターンの第１波長強度曲線を得るために且つ前記の基準干渉パタ ーンの第２波長強度曲線を得るための分光光度計と、 前記の第１波長強度曲線を分析して前記の高さを決定するために且つ前記の第 ２波長強度曲線を分析して前記の厚みを決定するためのコンピュータ手段を具備 している、請求の範囲第16項に記載の装置。 30．ディスク・ドライブ装置の読取／書込ヘッドの浮動高を決定する方法であ って、 そこにビーム分割層を備えたディスクに向けて光を指向するステップ、 干渉パターンを、 前記の光の第１部分を前記のビーム分割層で反射し、 前記の光の第２部分を前記のビーム分割層を介して送り、 前記の光の前記の第２部分をスペーサ層を通して、前記の光の前記の第２部分 の通路長を長くして、および 光の前記の第２部分を読取／書込ヘッドの下側で反射して、そこで前記の光の 前記の第１部分と再び結合する各段階に依って干渉パターンを得るステップ、お よび 前記の干渉パターンの分析に依って前記のビーム分割層上の前記の読取／書込 ヘッドの前記の下側の第１の高さを決定するステップを具備することを特徴とす る、読取／書込ヘッドの浮動高を決定する方法。 31． 基準干渉パターンを、 前記の光の第３部分を前記のビーム分割層で反射し、 前記の光の第４部分を前記のビーム分割層を介して透過し 光の前記の第２部分を前記のスペーサ層の前記の上面で反射し、そこで前記の 光の第３部分と再び結合する段階に依って得るステップ；および 前記の基準干渉パターンの分析に依って前記のスペーサ層と前記のビーム分割 層の前記の上面の第２の高さを決定するステップを更に具備する、請求の範囲第 30項に記載の方法。 32．前記の上面の前記の読取／書込ヘッドの浮動高を、前記の第 １の高さと前記の第２の高さの差に依って計算するステップを更に具備する、請 求の範囲第31項に記載の方法。 33．ディスク・ドライブ装置の読取／書込ヘッドの浮動高を測定する装置であ って、 光を生成する手段と、 読取／書込ヘッドをディスク上の流体の緩衝材上に支える空気支持摺動器であ って、前記のディスクはビーム分割層と、前記のビーム分割層の最上面に設けた スペーサ層とを含んでいて、下側を有する前記の空気支持摺動器と、 複数の電磁波長の位相差から生じる干渉パターンであって、前記のビーム分割 層で反射する前記の光の第１部分と、前記のビーム分割層を通過し且つ前記の空 気支持摺動器の前記の下側で反射して其こで前記の光の前記の第１部分と再び結 合する前記の光の第２部分に依って形成される、前記の干渉パターンを搭載して いて、こゝにおいて、 前記のスペーサ層は前記の位相差を大きくするように構成されているので、前 記の複数の電磁波長の各々電磁波長は可視スペクトルの内部にあり、 前記の干渉パターンは前記のビーム分割層上の前記の空気支持摺動器の高さを 独自に表していて、 摺動構造部は前記のスペーサ層の最上面と接触する底面を備えていて、 基準干渉パターンは前記のビーム分割層で反射する前記の光の第３部分と、前 記のビーム分割層を通り且つ前記の摺動構造部の前記の底面で反射し其こで前記 の光の前記の第３部分と再び結合する第４部分に依る干渉から生じ、こゝにおい て前記の基準干渉パターンは前記のスペーサ層の厚みを独自に表していて、 前記のビーム分割層上の前記の空気支持摺動器の前記の高さを前記の干渉パタ ーンから決定し且つ前記のスペーサ層の前記の厚みを前記の基準干渉パターンか ら決定する手段を搭載し、 読取／書込ディスクの浮動高は前記の高さと前記の厚みの差である、前記の装 置。 34．ディスク・ドライブの読取／書込ヘッドの浮動高を決定する方法であって 、 そこにビーム分割層とスペーサ層を備えたディスクに向けて光を送り、 第１干渉パターンを、前記のビーム分割層と前記のスペーサ層の最上面で前記 の光を反射することに依って得て、 前記の第１干渉パターンのデジタル表現をコンピュータ・メモリに記憶し、 前記のディスク上の読取／書込ヘッドを流体の緩衝材上に保持し、 前記の光をディスクに向けて２回目に送り、 第２干渉パターンを、前記のビーム分割層と前記のスペーサ層の前記の最上面 と前記の読取／書込ヘッドの下側で前記の光を反射することに依って得て、 前記の第１干渉パターンと前記の第２干渉パターンを比較して、前記のパター ン間の差を得て、 コンピュータ・プログラムに依って、ディスク上の読取／書込ヘッドの浮動高 を、前記の差に基づいて計算するステップを具備することを特徴とする、前記読 取／書込ヘッドの浮動高を決定する方法。