JPH1125436A - ディスク検査装置のヘッド移動ステージ機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易な構成でディスク装置の実機と同等の揺動
アームによるディスク（またはヘッド）の検査を行うこ
とを可能とする。 【解決手段】ヘッド３２を搭載したアーム２９を揺動可
能に支持する回転部材１４と、モータ２２により回転す
る送りネジ１５により直線運動を行うナット１７，接続
部材１６，プレート１８，直動ベアリング１３とを有
し、プレート１８の直線運動を、ベルト３５，３６，３
７を介して回転部材１４の回転運動にリニアに変換す
る。回転部材１４はアームの先端と反対側に円弧状部１
９を有し、各ベルト３５，３６，３７の一端は円弧状部
１９に、他端はプレート部材１８に固定される。回転部
材１４の回転はバネ２５により常時一方向に付勢され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク検査装置
において実機のディスク装置と同様のヘッドの移動を可
能にするヘッド移動ステージ機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハードディスク装置に用いられる
磁気ディスクについて、その磁気ディスクにデータの正
常な書き込みおよび読み出しが行えるかを検査するディ
スク検査装置がある。この検査装置は、磁気ディスクへ
の読み書きを行う磁気ヘッドの検査にも利用することが
できる。

【０００３】このような従来のディスク検査装置の一つ
として、ヘッドを保持したヘッド移動部を支持する直進
式ベアリングをボールネジで微動送りする型のものが知
られている。しかし、実際のハードディスク装置におい
ては、１軸回りに揺動するアームの先端にヘッドを保持
する型のものが主流である。

【０００４】したがって、ハードディスク装置の実機と
同様の揺動アーム型の駆動機構を用いてディスク検査を
行うことが望ましい。にも拘わらず、従来、ディスク検
査装置のヘッドを直線移動させているのは、次のような
理由による。すなわち、実機において用いる磁気ディス
クにはヘッドのトラッキングのためのサーボ情報が書き
込まれており、これに基づいて、比較的簡略な駆動機構
を用いても、閉ループ制御により容易に正確なトラッキ
ング動作を行うことができる。一方、ディスク検査装置
で検査する対象の磁気ディスクにはサーボ情報が書き込
まれておらず、また、実際のトラック密度よりさらに密
度の高い検査を行う必要がある。このため、実機と同様
の揺動アームの駆動機構を用いることができなかった。
大容量化のために磁気ディスクのトラッキング密度が高
くなっている現状では、なおさらである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の問題
点に対して、特開平５−２９８６３２号公報には、ハー
ドディスク装置の実機と等価な磁気ヘッドのアジマス角
度を得るための機構を開示している。これは、パルスモ
ータによりボールネジを介して直動ステージを直線移動
させることにより磁気ヘッドをディスクの半径方向に移
動させる直動機構と、第２のパルスモータにより直動部
材に対して円弧運動をする摺動部材と、直動部材上でこ
の摺動部材を回動して磁気ヘッドのアジマス角度を調整
するアジマス角度調整機構を有している。検査時には、
実機におけるトラック位置に応じたアジマス角度を算出
し、これに基づいて第２のパルスモータを介してアジマ
ス角度を制御する。

【０００６】しかし、このディスク検査装置は、二つの
駆動手段（パルスモータ）を用い、かつ、適正なアジマ
ス角度を得るために複雑な制御を必要とする。また、ヘ
ッド、摺動部材および第２のパルスモータのすべての重
量を直動機構で支持する構造となっているため、ヘッド
の微小送りを高精度とするためには、部品の強度および
精度を高くする必要があり、コスト増を招来する。

【０００７】したがって、本発明の目的は、簡易な構成
でディスク装置の実機と同等の揺動アームによるディス
ク（またはヘッド）の検査を行うことを可能とするディ
スク検査装置のヘッド移動ステージ機構を提供すること
にある。

【０００８】本発明による他の目的は、高精度なディス
ク（またはヘッド）の検査を行うことができるディスク
検査装置のヘッド移動ステージ機構を提供することにあ
る。

【０００９】本発明によるさらに他の目的は、ディスク
検査装置のヘッド移動ステージ機構を小型化することに
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるヘッド移動
ステージ機構は、ディスク装置に用いるディスクおよび
ヘッドの少なくとも一方を検査するためのディスク検査
装置のヘッド移動ステージ機構であって、ヘッドを搭載
したアームと、該アームを揺動可能に支持する回転部材
と、送りネジにより直線運動を行う直動部材を有する直
動機構と、該直動機構の直線運動を前記回転部材の回転
動作に変換する変換手段とを備えたことを特徴とする。

【００１１】このように揺動可能に支持したアームと、
送りネジによる直動部材の直線運動を回転運動に変換す
る変換手段とを組み合わせることにより、実機と同様な
ヘッドの移動軌跡を実現視ながら高精度なヘッドの位置
決めを行うことが可能になる。

【００１２】このヘッド移動ステージ機構において、好
ましくは、前記回転部材は前記アームの先端と反対側に
円弧状部を有し、前記変換手段は、一端が前記円弧状部
の一箇所に固定されると共に他端が前記直動部材の一箇
所に固定され前記直動部材の一方向の引っ張り力を前記
回転部材に伝達する第１の非伸縮性フレキシブル部材
と、一端が前記円弧状部の他の箇所に固定されると共に
他端が前記直動部材の他の箇所に固定され前記直動部材
の逆方向の引っ張り力を前記回転部材に伝達する第２の
非伸縮性フレキシブル部材とを有する。

【００１３】この構成により、ヘッド、アームおよび回
転部材の重量はすべて回転部材の回転軸で支持し、直動
部材の負荷を低減することができる。その結果として、
ヘッドの高精度かつ高速の位置決め制御が可能になる。
同時に、非伸縮性フレキシブル部材を介して直線運動を
回転運動に変換するので、直線運動に伴うガタをフレキ
シブル部材で吸収して、回転運動には殆ど影響しないよ
うにすることができる。

【００１４】また、他の構成では、前記回転部材は前記
アームの先端と反対側に円弧状部を有し、前記変換手段
は、一端が前記円弧状部の一箇所に固定されると共に他
端が前記直動部材の一箇所に固定され前記直動部材の一
方向の引っ張り力を前記回転部材に伝達する少なくとも
１つの非伸縮性フレキシブル部材を有し、前記ヘッド移
動ステージ機構は、前記フレキシブル部材を引っ張る方
向に前記回転部材に回転力を常時与える弾性部材を有し
てもよい。この弾性部材を用いる構成では、非伸縮性フ
レキシブル部材は１本のみとすることも可能である。

【００１５】前記直動機構は、具体的には、モータによ
り回転駆動される送りネジと、該送りネジの回転により
直線移動するナットと、該ナットを支持する直動ベアリ
ングと、前記ナットに直接または間接的に固定された前
記直動部材としてのプレート部材とにより構成され、該
プレート部材に前記フレキシブル部材の前記他端が固定
される。

【００１６】前記プレート部材と前記回転部材とは、前
記フレキシブル部材が取り付けられた前記プレート部材
の一面が前記回転部材の円弧状部の接線にほぼ一致する
ように配置されることが望ましい。これにより、プレー
ト部材の直線運動の変化量をそのまま回転運動の変化量
として伝達することができる。

【００１７】前記フレキシブル部材を用いる代わりに、
前記回転部材は前記アームの先端と反対側にリンクを有
し、前記変換手段は、前記直動機構の直線運動を前記リ
ンクに伝達するリンク機構により構成する、という構成
も可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の
形態では、磁気ヘッドを揺動アームに搭載した型の磁気
ディスク装置に用いる磁気ディスクおよび磁気ヘッドの
少なくとも一方を検査するためのディスク検査装置用の
ヘッド移動ステージ機構を例とする。但し、本発明は、
磁気記録のディスクに限るものではなく、ヘッドを揺動
アームに搭載する型のものであれば他の記録方式のディ
スクを対象とするものであってもよい。

【００１９】図１および図２に、本発明の第１の実施の
形態に係るヘッド移動ステージ機構の構成を示す。図１
（ａ）はヘッド移動ステージ機構の平面図、図１（ｂ）
は図１（ａ）のヘッド移動ステージ機構を矢印Ｙ方向か
ら見た正面図である。また、図２は、図１（ａ）のヘッ
ド移動ステージ機構を矢印Ｘ方向から見た側面図であ
る。

【００２０】以下では、まず、このヘッド移動ステージ
機構の構成を説明し、ついでその動作を説明する。

【００２１】図１（ａ）から分かるように、このヘッド
移動ステージ機構では、基台１１上に回転軸１０を介し
て、回転部材１４が揺動可能に支持される。この回転部
材１４には、先端に磁気ヘッド３１を搭載した揺動アー
ム２９が取り付けられる。また、回転部材１４は、揺動
アームの先端と反対側に円弧状部１９を有する。この円
弧状部１９の円弧の中心は回転軸１０であり、その半径
はｒである。一方、揺動アーム２９の先端に取り付けら
れた磁気ヘッド３１は回転軸１０を中心として半径Ｒの
円弧を描くようディスク３３上を移動する。本実施の形
態では、半径Ｒと半径ｒの関係をほぼ２ｒ＝Ｒとしてい
る。

【００２２】回転部材１４の円弧状部側において、基台
１１上に公知の直動ベアリング１３が固設されている。
この直動ベアリング１３は、凹部を対抗させて入れ子状
に組み合わせた断面コ字状の外側部材１３１と内側部材
（直動部材）１３２からなる。両者の摺動を滑らかにす
るために、両部材１３１、１３２間にボール群１３３が
配置されている（図２参照）。この例では外側部材１３
１を基台１４に固定し、内側部材１３２を摺動可能とし
ているが、逆の関係であってもよい。

【００２３】内側部材１３２は接続部材１６を介してナ
ット１７を固定的に支持している。このナット１７は、
送りネジ（本実施の形態ではボールネジ）１５の回転に
より送りネジ１５の軸方向に移動する。送りネジ１５
は、連結部２０を介してステップモータ（パルスモー
タ）２２のシャフト２４に結合されている。ステップモ
ータ２２は基台１１上に取り付けられている。ナット１
７と共に軸方向に移動する接続部材１６は、円弧状部１
９の接線にほぼ一致する位置に直立したプレート１８に
固定されている。このプレート１８と回転部材１４の円
弧状部１９の間に、図１の例では、３本のベルト３５，
３６，３７が張られている。これらのベルトは、直動機
構の直線運動を回転部材の回転運動に変換するための変
換手段の要部として機能するものであり、スチールベル
トのような非伸縮性フレキシブル部材により構成され
る。ベルトの代わりにワイヤを用いてもよい。ベルト３
５，３６，３７の取付の詳細については後述する。

【００２４】回転部材１４の一側部にはバネ取付部２７
が設けられ、基台１１上のバネ取付部２１との間に弾性
部材としてのバネ（図の例ではコイルバネ）２５が設け
られる。このバネ２５の働きについては、後述の動作説
明において言及する。ステップモータ２２の後部のシャ
フトには、ステップモータ２３の振動を吸収するための
ダンパ２３が取り付けられている。

【００２５】また、回転部材１４上には、ヘッド３１を
上下動させるためのヘッド上下駆動部１２が設けられて
いる。

【００２６】図３により、ベルト３５，３６，３７の取
付の詳細について説明する。図３に要部の分解斜視図を
示すように、回転部１４の円弧状部（面）１９の一端側
の一箇所にベルト３５の一端４１が固定される。このベ
ルト３５の他端４５はプレート１８の一端に設けられた
取付部５４に固定される。同様に、ベルト３５の一端４
１からほぼベルト１本分の間隔を開けて、ベルト３７の
一端４３が円弧状部１９に固定され、ベルト３７の他端
４７は、プレート１８の取付部５４に隣接する取付部５
５に固定される。さらに、両ベルト３５、３７の間に平
行に位置するように、ベルト３６の一端４２が、ベルト
３５、３７の一端４１，４３とは離れた円弧状部１９の
他端側に固定され、ベルト３６の他端４６は、プレート
１８の他端側の取付部５１に固定される。

【００２７】図４にベルトの使用本数の異なる構成例を
示す。図４（ａ）は、図１で説明した３本のベルト３
５，３６，３７を使用するものである。同図（ｂ）は２
本のベルト３５、３６のみを使用した例を示す。同図
（ｃ）は１本のベルト３５のみを使用した例を示す。こ
の１本のベルトのみを使用する例では、前述したバネ２
５のような弾性部材は必須となる。図４（ａ），（ｂ）
のように、逆方向の引っ張り力を伝達する複数本のベル
トを使用する場合には、この弾性部材は必須のものでは
ないが、後述するように直動機構のガタを吸収するため
には設けることが好ましい。

【００２８】次に、再度図１を参照しながら、このヘッ
ド移動ステージ機構の動作を説明する。

【００２９】ステップモータ２２のシャフト２４が回転
すると、その回転に応じてナット１７が軸方向に沿って
前後方向に直線的に移動する。いずれの方向に移動する
かは、モータの回転方向により決まる。この直線動作は
接続部１６を介してプレート１８にそのまま伝達され、
プレート１８が同じ量だけ直線移動する。プレート１８
の直線移動はベルト３５，３６，３７を介して回転部材
１４の回転動作に変換される。前述のようにプレート１
８の内側面は回転部材１４の円弧状部１９のほぼ接線位
置に一致するので、プレート１８の直線移動量がそのま
ま回転部材１４の円弧状部１９上の点の移動量となる。
したがって、直線移動量がリニアに回転移動量（回転角
度）に変換される。すなわち、ステップモータ２２の駆
動パルス数に比例して、直動機構の直線移動量が決ま
り、この直線移動量に比例して、回転部材１４の回転角
度が決まる。ステップモータ２２の１回転当たりの直線
移動量が例えば１ｍｍ、円弧状部１９の半径がｒｍｍで
あるとすると、モータ１回転当たりの回転部材１４の回
転角度θは θ＝（１／（２πｒ））×３６０°＝１８０／（πｒ）
° となる。また、モータ１回転に１０００パルスの駆動を
要するとすれば、１パルス当たりの回転部材１４の回転
角度は０．１８／（πｒ）°となる。ステップモータ２
２のいわゆるマイクロステップ駆動を行えば、１パルス
当たりの回転角度をさらに小さくすることも可能であ
る。

【００３０】本実施の形態によれば、次のような作用効
果が得られる。

【００３１】（１）送りネジによる直動機構を用いるこ
とにより、磁気ヘッド３１の微小な移動制御を行うこと
ができる。

【００３２】（２）回転部材１４、アーム２９およびヘ
ッド３１等の重量は回転軸１０により支持されるので、
直動ベアリング１３によりこれらの重量を支持する必要
がない。したがって、直動ベアリング１３の強度は従来
のように大きくなくてもよい。また、直動機構にかかる
重量の慣性が小さくなるので、微小な移動制御が高精度
かつ高速に行える。

【００３３】（３）回転部材１４を回転軸１０で支持し
たこと、および、直動機構の直線運動を回転部材１４の
回転動作に変換する変換手段として、フレキシブル部材
を用いたことにより、仮に直動ベアリング１３にＹ方向
の微小な位置変動が存在しても、回転部材１４の回転量
には実質的に影響を与えることがない。また、直動ベア
リング１３のＺ方向（Ｘ方法およびＹ方向に直交する方
向）の変化はベルトの変形に吸収され、やはり回転部材
１４の回転量へは影響しない。

【００３４】（４）半径ｒを半径Ｒより小さくすること
により、装置のＹ方向の長さを短縮すると同時に、直動
ベアリング１３の長さ（すなわち装置のＸ方向の長さ）
を短縮することができる。これにより、装置の小型化が
図れるとともに、直動ベアリング１３の精度を向上させ
ることができる。（通常、直動ベアリング１３はその長
さが長くなるほど、高精度にすることが困難となる。） （５）弾性部材としてのバネ２５を設けることにより、
送りネジ１５にＸ方向の微小なガタが存在しても、アー
ム２９は常に一方向（図では右方向）に付勢されるの
で、ガタの影響は軽減される。

【００３５】また、バネ２５を回転部材１４作用させる
ようにしたので、直動機構に作用させる場合に比べて弱
いバネ力で確実にアーム２９を一方へ付勢することがで
きる。また、バネ２５の固定点の位置を適切に設定する
ことにより、バネの伸縮の変化量を低減しバネ力の変化
を小さく抑えることができる。

【００３６】（６）磁気ヘッド３１の位置制御は、単一
のモータで従来と同様の制御手法により実現できる。

【００３７】（７）以上より、簡易な構成でディスク装
置の実機と同等の揺動アームによるディスク（またはヘ
ッド）の高精度な検査を行うことが可能となる。

【００３８】次に、図５に本発明による第２の実施の形
態に係るヘッド移動ステージ機構の構成を示す。図１に
示した要素と同じ要素には同じ参照番号を付してある。

【００３９】図１の実施の形態では、直線運動を回転運
動に変換する手段として非伸縮性フレキシブル部材を用
いたが、本実施の形態はそれに代えてリンク機構を用い
ている。

【００４０】図５に示すように、基台７０に固定された
回転軸１０に回転部材７１が支持され、アーム２９の取
付部とは反対側にリンク７２を設けている。基台７０上
には可動の基台７６が回転軸７９を中心として揺動可能
に載置されている。可動基台７６上には直動ベアリング
１３およびステップモータ２２が配置され、直動ベアリ
ング１３がナット１７を直動可能に支持している。ナッ
ト１７に固定された接続部材７３にはリンク７２の自由
端が軸７５回りに揺動可能に指示される。

【００４１】ステップモータ２２が回転すると、図１の
実施の形態の場合と同様、ナット１７が直線運動し、こ
れに追従して接続部材７３が直線運動する。この直線運
動は軸７５を介してリンク７２を回転軸１０の回りに回
転させる。この際、軸７５は回転軸１０の回りに揺動す
る必要があり、軸７５の移動軌跡は直線にはならない。
これを許容するために、可動基台７６が軸７９を中心と
して揺動する。

【００４２】第２の実施の形態では、ステップモータ２
２の駆動パルス数に比例して直動機構の直線移動量が決
まるのは第１の実施の形態と同様であるが、この直線移
動量と回転部材１４の回転角度は厳密にはリニアにはな
らない。したがって、本実施の形態では、磁気ヘッド３
１の現在位置に応じて、所定量磁気ヘッド３１を移動さ
せるために必要なステップモータ２２の駆動パルス数を
可変する必要がある。他は、図１の実施の形態と同様で
ある。

【００４３】なお、図５には示さなかったが、図１の場
合と同様の目的を有する弾性部材（バネ２５）を設けて
もよい。

【００４４】図６に、図５の実施の形態の変形例を示
す。この変形例では、リンク７２の揺動を許容するため
に、可動基台７６を用いる代わりに、リンク７２に細長
い溝７７を設けるとともにこの溝７７を貫通して溝７７
内を摺動可能なピン７８を接続部材７３上に設けてい
る。ナット１７が直線運動をするとピン７８が溝７７内
を摺動しながらリンク７２を揺動させる。この実施の形
態においても、直線移動量と回転部材１４の回転角度は
厳密にはリニアにはならないので、磁気ヘッド３１の現
在位置に応じて、所定量磁気ヘッド３１を移動させるた
めに必要なステップモータ２２の駆動パルス数を可変す
る必要がある。

【００４５】

【発明の効果】本発明のヘッド移動ステージ機構によれ
ば、簡易な構成でディスク装置の実機と同等の揺動アー
ムによるディスク（またはヘッド）の検査を行うことが
可能となる。また、高精度なディスク（またはヘッド）
の検査を行うことができる。さらに、ディスク検査装置
のヘッド移動ステージ機構を小型化することができる。

【００４６】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るヘッド移動ス
テージ機構の平面図（ａ）および正面図（ｂ）である。

【図２】図１（ａ）のヘッド移動ステージ機構をＸ方向
から見た側面図である。

【図３】図１のヘッド移動ステージ機構の要部の分解斜
視図である。

【図４】図１の実施の形態におけるベルトの使用本数の
異なる構成例を示す正面図である。

【図５】本発明による第２の実施の形態に係るヘッド移
動ステージ機構の構成を示す平面図である。

【図６】図５の実施の形態の変形例を示す平面図であ
る。

【符号の説明】

１０…回転軸、１１…基台、１２…ヘッド上下駆動部、
１３…直動ベアリング、１４…回転部材、１５…送りネ
ジ、１６…接続部材、１７…ナット、１８…プレート、
１９…円弧状部、２０…連結部材、２１…バネ取付部、
２２…ステップモータ、２３…ダンパ、２４…シャフ
ト、２５…コイルバネ、２７…バネ取付部、２９…アー
ム、３１…磁気ヘッド、３２…円弧、３５，３６，３７
…ベルト（非伸縮フレキシブル部材）、４１，４２，４
３…一端、４５，４６，４７…他端、７０…基台、７１
…回転部材、７２…リンク、７３…接続部材、７５…
軸、７６…可動基台、７９…軸、１３１…外側部材、１
３２…内側部材、１３３…ボール群。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディスク装置に用いるディスクおよびヘッ
   ドの少なくとも一方を検査するためのディスク検査装置
   のヘッド移動ステージ機構であって、 ヘッドを搭載したアームと、 該アームを揺動可能に支持する回転部材と、 送りネジにより直線運動を行う直動部材を有する直動機
   構と、 該直動機構の直線運動を前記回転部材の回転動作に変換
   する変換手段とを備えたことを特徴とする、ディスク検
   査装置のヘッド移動ステージ機構。
2. 【請求項２】前記回転部材は前記アームの先端と反対側
   に円弧状部を有し、 前記変換手段は、一端が前記円弧状部の一箇所に固定さ
   れると共に他端が前記直動部材の一箇所に固定され前記
   直動部材の一方向の引っ張り力を前記回転部材に伝達す
   る第１の非伸縮性フレキシブル部材と、一端が前記円弧
   状部の他の箇所に固定されると共に他端が前記直動部材
   の他の箇所に固定され前記直動部材の逆方向の引っ張り
   力を前記回転部材に伝達する第２の非伸縮性フレキシブ
   ル部材とを有することを特徴とする請求項１記載の、デ
   ィスク検査装置のヘッド移動ステージ機構。
3. 【請求項３】前記回転部材は前記アームの先端と反対側
   に円弧状部を有し、 前記変換手段は、一端が前記円弧状部の一箇所に固定さ
   れると共に他端が前記直動部材の一箇所に固定され前記
   直動部材の一方向の引っ張り力を前記回転部材に伝達す
   る少なくとも１つの非伸縮性フレキシブル部材を有し、 前記ヘッド移動ステージ機構は、前記フレキシブル部材
   を引っ張る方向に前記回転部材に回転力を常時与える弾
   性部材を有することを特徴とする請求項１記載の、ディ
   スク検査装置のヘッド移動ステージ機構。
4. 【請求項４】前記直動機構は、モータにより回転駆動さ
   れる送りネジと、該送りネジの回転により直線移動する
   ナットと、該ナットを支持する直動ベアリングと、前記
   ナットに直接または間接的に固定された前記直動部材と
   してのプレート部材とにより構成され、該プレート部材
   に前記フレキシブル部材の前記他端が固定されることを
   特徴とする請求項２または３記載の、ディスク検査装置
   のヘッド移動ステージ機構。
5. 【請求項５】前記プレート部材と前記回転部材とは、前
   記フレキシブル部材が取り付けられた前記プレート部材
   の一面が前記回転部材の円弧状部の接線にほぼ一致する
   ように配置されることを特徴とする請求項４記載の、デ
   ィスク検査装置のヘッド移動ステージ機構。
6. 【請求項６】前記回転部材は前記アームの先端と反対側
   にリンクを有し、 前記変換手段は、前記直動機構の直線運動を前記リンク
   に伝達するリンク機構により構成されることを特徴とす
   る請求項１記載の、ディスク検査装置のヘッド移動ステ
   ージ機構。