JPH11328827A - 磁気ディスクの突起検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】突起検出ヘッドに振動センサを搭載しなくても
済み、微少な突起を感度よく検出することができる突起
検出装置を提供することを目的とするものである。 【解決手段】回転するディスクの表面に発生するエアフ
ローにより表面より浮上した磁気ヘッドあるいはこれと
等価のヘッドを検出ヘッドとし、表面にある突起と衝突
させて磁気ディスクの突起を検出する磁気ディスクの突
起検出装置において、第１のレーザビームを検出ヘッド
の浮上する面とは反対側の表面に照射し、第２のレーザ
ビームをディスクの表面に照射してそれぞれの反射光を
受けてディスクおよび検出ヘッドの変位量を検出する２
波長ヘテロダインレーザ測長器と、検出ヘッドの変位量
の検出信号とディスクの変位量の検出信号とを受けてこ
れらの差分を検する差分検出回路とを備えていて、差分
検出回路の出力を所定の基準値と比較することにより突
起検出を行うものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁気ディスクの
表面に存在する突起を検出する突起検査装置に関し、詳
しくは、突起検出ヘッドに振動センサを搭載しなくても
済み、微少な突起を感度よく検出することができるよう
な磁気ディスクについての突起検出機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】情報記録媒体の１つである磁気ディスク
は、アルミニュームディスクやガラスなどをベースと
し、その表面に磁性膜を塗布し、さらに保護膜をコーテ
ングして製作される。磁性膜，保護膜が塗布された表面
は、突起などの凹凸ができるだけない平滑な平面である
ことが必要である。そこで、磁気ディスクの表面が平滑
な平面になるようにバーニッシュが行われる。しかし、
バーニッシュによってもなおディスクの表面にある程度
以上の大きさの突起が残留することがある。そのような
突起が残留した磁気ディスクは、磁気ヘッドが突起に衝
突して損傷する危険性が高く、また、アクセスするデー
タにエラーを発生するなどの問題がある。このような危
険性と問題とを回避するために突起検査装置により磁気
ディスクの突起検査が行われる。

【０００３】図５は、突起検査装置の従来の突起検出機
構と検出方法の概要である。図（ａ）に示す磁気ディス
ク（以下単にディスク）１はスピンドル２に装着されて
回転する。このディスク１に対向してキャリッジ機構７
が設けられている。キャリッジ機構７の移動部７a に支
持アーム６が設けられ、これにサスペンションばね５の
後端が固定されている。その先端に突起検出のための突
起検出ヘッド（以下単に検出ヘッドという）３が取り付
けられている。ディスク１が回転すると、サスペンショ
ンばね５は、検出ヘッド３がディスク１の表面に対峙し
て浮上するように検出ヘッド３に負荷を与えて、これを
支持する。

【０００４】図５(ｂ) に示すように、検出ヘッド３
は、薄膜ヘッドに対応するものであり、磁気ヘッドと同
じ形状のヘッドスライダをスライダ３ａとして有し、こ
れに図示のようなピエゾ素子４が上面に固定されてい
る。検出ヘッド３は、回転するディスクの表面に発生す
るエアフローにより表面より浮上する。検出ヘッド３を
駆動モータ７b の回転より移動する移動部７a によりデ
ィスク１の半径Ｒの方向に移動する。それによりディス
ク１の表面をスパイラル状あるいは同心円状に走査す
る。ディスク１の表面に突起が存在するときにはそれが
スライダ３ａ（スライダ面等）に衝突する。この衝突に
よりピエゾ素子４に生ずる振動電圧信号を突起検出回路
により検出して突起の検出が行われ、ディスク１の突起
検査がなされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、最近では、Ｍ
Ｒヘッド，ＧＭＲヘッドなどを使用した、いっそう高密
度な記録を実現する磁気ディスク装置が製造されてい
る。ＭＲヘッド，ＧＭＲヘッドのディスクからの浮上量
は、０．０５μｍ以下であって、ヘッド自体も小さくな
ってきている。これに応じて検出する突起の高さ小さく
なり、突起との衝突による振動も十分なものにはならな
い。この発明は、このような従来技術の問題点を解決す
るものであって、突起検出ヘッドに振動センサを搭載し
なくても済み、微少な突起を感度よく検出することがで
きる突起検出装置を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の突起検出装置の特徴は、回転するデ
ィスクの表面に発生するエアフローにより表面より浮上
した磁気ヘッドあるいはこれと等価のヘッドを検出ヘッ
ドとし、表面にある突起と衝突させて磁気ディスクの突
起を検出する磁気ディスクの突起検出装置において、第
１のレーザビームを検出ヘッドの浮上する面とは反対側
の表面に照射し、第２のレーザビームをディスクの表面
に照射してそれぞれの反射光を受けてディスクおよび検
出ヘッドの変位量を検出する光学測定器と、検出ヘッド
の変位量の検出信号とディスクの変位量の検出信号とを
受けてこれらの差分を検出する差分検出回路とを備えて
いて、差分検出回路の出力を所定の基準値と比較するこ
とにより突起検出を行うものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】このように、２つのレーザビーム
を発生する光学測定器として、例えば、２波長ヘテロダ
インレーザ測長器によりディスクの表面と検出ヘッドの
表面のそれぞれの変位量を測定することで、両者の変位
量を得ることができ、これら測定された変位量の差分を
検出することで、小型、薄型化でうねりや回転ぶれなど
によりディスクの表面の位置が変化しても、その影響を
抑えることができる。その結果、検出する突起の高さが
小さくなっても、薄く、小型なディスクで上下動があっ
ても、突起との衝突の状態を高い精度で検出することが
できる。

【０００８】

【実施例】図１は、この発明の磁気ディスクの突起検出
装置の一実施例を示す構成図である。図１において、被
検査のディスク１はスピンドル２に装着されて回転す
る。磁気ヘッド８は、実際に使用するものと同じ磁気ヘ
ッドであって、支持アーム１１を介して、クランプ台１
２に固定されている。クランプ台１２は、いままでのよ
うに、ヘッドキャリッジの移動台に固定されるのではな
く、検査装置１０の支持フレーム１３に固定されてい
る。磁気ヘッド８の上部には、測定光学系１４が設けら
れていて、これに内蔵され、測定光としてレーザビーム
ＬAとレーザビームＬBをそれぞれ発生する２波長ヘテロ
ダインレーザ測長器１５，１６が設けられ、これらから
のそれぞれの検出信号が検出回路１７に入力される。１
４ａは、これら２波長ヘテロダインレーザ測長器１５，
１６の対物レンズ光学系である。スピンドル２は、スピ
ンドルキャリッジ９の上に載置され、ディスク１の半径
方向に移動する。これによりディスク１は、同心円ある
いはスパイラルに測定光学系１４からの２本のレーザビ
ームＬA，ＬBにより同時に走査される。なお、レーザビ
ームＬAとレーザビームＬBは、隣接して配置されてい
る。

【０００９】測定光学系１４で発生する２本のレーザビ
ームＬA，ＬBは、その一方が磁気ヘッド８のスライダー
上面に垂直に照射され、他方が磁気ヘッド８の近傍のデ
ィスク１の表面に垂直に照射される。そして、２波長ヘ
テロダインレーザ測長器１５，１６でそれぞれの測定光
の光に対応する検出信号を得て、それぞれの位相比較／
位相変位量検出器３０（図２参照）を経て、検出回路１
７にそれぞれ入力される。検出回路１７において、ディ
スク１の表面からの測定光の検出信号Ａを基準とする磁
気ヘッド８のスライダー面の測定光の検出信号Ｂを、こ
れら検出信号Ａ，Ｂの差信号ＳとしてＳ＝Ａ−Ｂを演算
器（ＡＬＵ）１８で演算して得る。そして、この差の検
出信号Ｓをデジタルコンパレータ１９に入力し、ここで
レジスタ１９ａから出力される閾値ＶTHのデータと比較
されて、閾値ＶTHを超えたときにデジタルコンパレータ
１９が突起検出信号Ｄを発生して突起が検出される。検
出回路１７におけるデジタルコンパレータ１９の突起検
出信号Ｄは、データ処理装置２０に入力されて、突起検
出処理が行われる。データ処理装置２０は、プロセッサ
とメモリ等とを有するものであり、レジスタ１９ａに設
定される閾値データは、データ処理装置２０により設定
される。

【００１０】図２は、測定光学系１４に設けられた２波
長ヘテロダインレーザ測長器１５，１６の説明図であっ
て、これらは、同じ構造のものであり、一般的なもので
ある。なお、２波長レーザ光源２１は、２波長ヘテロダ
インレーザ測長器１５，１６の共通の光源として１個設
けられている。次に示す図４の測定光学系の説明も関係
するので、以下では、２波長ヘテロダインレーザ測長器
１５を中心に簡単にその内容を説明し、２波長ヘテロダ
インレーザ測長器１６については、単にブラックボック
スで示し、その説明を割愛する。２波長レーザ光源２１
から周波数ｆ1のＰ偏光波のレーザビームＬPと周波数ｆ
2のＳ偏光波のレーザビームＬSとが発生し、１３５゜
（逆向きで４５゜）のビームスプリッタ（ＢＳ）２２で
分割する。周波数ｆ1のレーザビームにあっては、Ｐ偏
光の反射波とＰ偏光波の透過波を発生させ、Ｓ偏光の反
射波を偏光板２４を通して検出器２３に入力して、これ
を検出する。周波数ｆ2のレーザビームにあっては、Ｓ
偏光の反射波とＳ偏光波の透過波を発生させる。周波数
ｆ2の反射波は、偏光板２４を通り、検出器２３に入力
する。２つの光は、偏光板により同一の偏光光となる。
その結果、検出器２３にあっては、周波数（ｆ1−ｆ2）
で位相φの検出信号が参照側の電気信号として得られ
る。

【００１１】ＢＳ２２を透過したレーザビームのうち周
波数ｆ1側は、測定信号としてそれぞれ４５゜の偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ）２５に入力されて、そのまま
透過してλ／４波長板２７、対物レンズ２８を経て磁気
ヘッド８のスライダー上面８ａに照射される。これが先
の測定光としてのレーザビームＬAになる。これの反射
光は、対物レンズ２８、λ／４波長板２７を経てＰＢＳ
２５に至り、ここで、測定信号として検出器２７に方向
に反射され、偏光板２４ａを通って検出器２７に入射す
る。ＢＳ２２を透過したレーザビームのうち周波数ｆ2
側は、λ／２波長板２６側に反射されて基準ミラー（コ
ーナキューブ）２９で反射されて戻され、ＰＢＳ２５を
透過して偏光板２４ａを通り、検出器２７に入射する。
その結果、検出器２３にあっては、周波数（ｆ1−ｆ2）
で位相φ±Δｆの検出信号が測定側の電気信号として得
られる。ここで、±Δｆは、ディスク１から磁気ヘッド
８までの距離（浮上量）に応じて変化する値である。そ
して、突起に衝突すると、磁気ヘッド８は、上下方向に
振動する。この上下方向の振動のうち衝突直後の振動は
大きい。それが位相φ±Δｆとして大きな変化を与え
る。

【００１２】検出器２３と検出器２７の検出信号は、そ
れぞれ位相比較／変位量検出器３０に入力されて、±Δ
ｆがここで位置の信号に変換されて検出される。この検
出信号がＡであり、これをアナログ値として表示する
と、図３（ａ）のような波形になる。この検出信号Ａに
は、ディスク１の表面のうねりや回転ぶれなどを受け
て、低い周波数で変調を受け、突起との衝突時に発生す
る信号ｄを含んでいる。なお、位相比較／変位量検出器
３０の出力信号は、通常デジタル値になる。そこで、同
じ構成で検出対象が磁気ヘッド８に換えてディスク１の
表面を検出するのが、２波長ヘテロダインレーザ測長器
１６であり、これが先の測定光としてのレーザビームＬ
Bを発生する。その構成は、図２において、磁気ヘッド
８の位置にディスク１が置かれるだけである。この２波
長ヘテロダインレーザ測長器１６における位相比較／変
位量検出器３０の検出信号Ｂが図３（ｂ）のような波形
になる。この検出信号Ｂには、突起による衝突持の変動
に対応する信号は含まれていない。これは、ディスク１
の表面のうねりや回転ぶれなどの状態を示す信号にな
る。

【００１３】次に、これら検出信号Ａ，Ｂのデジタル値
は、図１に示すように、それぞれの位相比較／変位量検
出器３０からＡＬＵ１８に入力され、検出信号Ａ，Ｂの
差の演算がされて、差として検出信号Ｓが発生する。こ
れは、図３（ｃ）のよう衝突時の波形ｄに対応する信号
であり、デジタル値で得られる。この検出信号Ｓをデジ
タルコンパレータ１９にり閾値ＶTHのデジタル値と比較
して、閾値ＶTHを超えたときに図３（ｄ）のような突起
検出信号Ｄがデジタルコンパレータ１９から発生して突
起が検出される。なお、図３（ｃ）のように、波形ｄ
は、基準レベルに対して正負に振れるので、閾値ＶTHを
負側の閾値−ＶTHとしてもよく、これら２つの閾値を設
定して突起検出信号Ｄを得てもよい。その結果、ディス
ク１のうねりや回転ぶれなどの影響を受けることなく、
小さな突起を高い精度で検出することができる。

【００１４】図４は、この発明の他の実施例の測定光学
系１４ｂの説明図であって、ディスク１のうねりや回転
ぶれなどの影響を抑制し、磁気ヘッド８の傾斜浮上に対
する誤検出を防止するものである。その構成は、図２の
測定光学系１４の一部に改良を加えたものであるが、説
明の都合上、レンズ２８については点線で示してある。
また、その他の構成は、図２に示してあるので省略して
ある。なお、ここで点線でレンズ２８を示した理由は、
後述するように、磁気ヘッド８あるいはディスク１の表
面へ焦点合わせをすることが必ずしも得策でないからで
ある。

【００１５】この実施例では、測定光学系１４で発生す
る２本のレーザビームＬA，ＬBをθ傾斜させて、反対側
にコーナキューブ３１，３２をそれぞれ配置したもので
ある。角度θは、例えば、磁気ヘッド８（ディスク１で
も同じ）の垂直方向（法線）から１５゜程度のものであ
る。これにより磁気ヘッド８で反射した光は、多少の変
動があってもコーナキューブ３１のそれぞれの点で入射
し、ここで反射されて測定光路に戻される。これは、デ
ィスク１の場合も同様であり、ディスク１では、コーナ
キューブ３２に入り、測定光路に戻される。なお、傾斜
角θは、レーザビームＬA，ＬBとで異なっていてもよ
く、コーナキューブ３１，３２は、それぞれの光学系の
鏡筒部３３、３４の側壁に固定され、支持されている。

【００１６】さて、点線でレンズ２８を示した理由をこ
こで説明すると、実際の測定では、磁気ヘッド８も磁気
ディスク１も、その測定面である反射面は、上下にかな
り振動していて、その変位量も大きい。このような場合
には、レンズ２８により反射面に焦点合わせをし、前記
のように傾斜角θを大きく採ると、磁気ヘッド８、磁気
ディスク１のそれぞれの反射面の上下振動により、コー
ナキューブ３１，３２からの反射光の戻りが戻り航路に
一致せず、角度変化が生じて、十分に戻り量をかせぐこ
とができない。特に、焦点合わせをすると、焦点付近だ
けの反射光が大きくなるので、この影響が問題になる。
そこで、このような場合には、前記の点線で示したレン
ズ２８は削除する。その変わりに、レーザビームＬA，
ＬBを平行光にする。このようにすれば、たとえ、角度
θ傾けた測定する条件において、かつ、測定対象の反射
面が上下に振動したとしても平行光であるが故に、上下
振動位置に関係なく、コーナキューブ３１，３２からの
反射光が戻り航路に入り、上下振動による角度変化が抑
制される。その結果、十分な反射光を測定光として得る
ことができる。

【００１７】以上説明してきたが、実施例では、検出ヘ
ッドとして磁気ヘッドそのものを使用しているが、磁気
ヘッドと等価なヘッドを検出ヘッドとして用いてもよい
ことはもちろんである。また、実施例では、ディスクを
走査するために検出ヘッド側と測定光学系を固定とし、
スピンドル側を移動させることで、ディスク側を移動さ
せ、ディスクを走査しているが、これは、検出ヘッド側
と測定光学系とを移動させてもよいことはもちろんであ
る。 さらに、実施例では、ディスクと検出ヘッドとの
それぞれの変位量を測定する場合に２波長ヘテロダイン
レーザ測長器を利用しているが、これは、他の変位量を
測定する光学測定器であってもよい。なお、実施例で
は、突起検出の対象となるディスクは、磁性膜や保護膜
がコーテングされた磁気ディスクとして説明している
が、この発明は、これに限定されるものではなく、ディ
スクサブストレートについても適用できることはもちろ
んである。

【００１８】

【発明の効果】以上の説明のとおり、この発明にあって
は、２つのレーザビームを発生する光学測定器として、
例えば、２波長ヘテロダインレーザ測長器によりディス
クの表面と検出ヘッドの表面のそれぞれの変位量を測定
することで、両者の変位量を得ることができ、これら測
定された変位量の差分を検出することで、小型、薄型化
でうねりや回転ぶれなどによりディスクの表面の位置が
変化しても、その影響を抑えることができる。その結
果、検出する突起の高さが小さくなっても、薄く、小型
なディスクで上下動があっても、突起との衝突の状態を
高い精度で検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、この発明の磁気ディスクの突起検出装
置の一実施例を示す構成図である。

【図２】図２は、測定光学系に設けられた２波長ヘテロ
ダインレーザ測長器の説明図である。

【図３】図３は、変位量と突起の検出信号の説明図であ
り、（ａ）は、検出ヘッド側の変位量の検出信号の説明
図、（ｂ）は、ディスク側の変位量の検出信号の説明
図、（ｃ）は、前記２つの検出信号差分の検出信号の説
明図、そして、（ｄ）は、突起検出信号の説明図であ
る。

【図４】図４は、この発明の他の実施例の測定光学系の
説明図である。

【図５】図５（ａ）は、従来の磁気ディスクの突起検出
装置の突起検出機構の構成図、（ｂ） は，薄膜ヘッド
の形状の説明図である。

【符号の説明】

１…磁気ディスク、２…スピンドル、３…検出ヘッド、
４…ピエゾ素子、 ５…サスペンションばね、６…支持
アーム、７…キャリッジ機構、７a …移動部、７b …駆
動モータ、８…磁気ヘッド、 ９…スピンドルキャリッ
ジ、１０…検査装置、１１，１３…支持アーム、１２…
クランプ台、１４…測定光学系、１５，１６…２波長ヘ
テロダインレーザ測長器、１７…検出回路、１８…演算
器（ＡＬＵ）、１９…デジタルコンパレータ、ＬA，ＬB
…レーザビーム。

【手続補正書】

【提出日】平成１１年７月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】ＢＳ２２を透過したレーザビームのうち周
波数ｆ1側は、測定信号としてそれぞれ４５゜の偏光ビ
ームスプリッタ（ＰＢＳ）２５に入力されて、そのまま
透過してλ／４波長板２７、対物レンズ２８を経て磁気
ヘッド８のスライダー上面８ａに照射される。これが先
の測定光としてのレーザビームＬAになる。これの反射
光は、対物レンズ２８、λ／４波長板２７を経てＰＢＳ
２５に至り、ここで、測定信号として検出器２７に方向
に反射され、偏光板２４ａを通って検出器２７に入射す
る。ＢＳ２２を透過したレーザビームのうち周波数ｆ2
側は、λ／２波長板２６側に反射されて基準ミラー（コ
ーナキューブ）２９で反射されて戻され、ＰＢＳ２５を
透過して偏光板２４ａを通り、検出器２７に入射する。
その結果、検出器２７にあっては、周波数（ｆ1−ｆ2）
で位相φ±Δｆの検出信号が測定側の電気信号として得
られる。ここで、±Δｆは、ディスク１から磁気ヘッド
８までの距離（浮上量）に応じて変化する値である。そ
して、突起に衝突すると、磁気ヘッド８は、上下方向に
振動する。この上下方向の振動のうち衝突直後の振動は
大きい。それが位相φ±Δｆとして大きな変化を与え
る。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１７】以上説明してきたが、実施例では、検出ヘ
ッドとして磁気ヘッドそのものを使用しているが、磁気
ヘッドと等価なヘッドを検出ヘッドとして用いてもよい
ことはもちろんである。また、実施例では、ディスクを
走査するために検出ヘッド側と測定光学系を固定とし、
スピンドル側を移動させることで、ディスク側を移動さ
せ、ディスクを走査しているが、これは、検出ヘッド側
と測定光学系とを移動させてもよいことはもちろんであ
る。さらに、実施例では、ディスクと検出ヘッドとのそ
れぞれの変位量を測定する場合に２波長ヘテロダインレ
ーザ測長器を利用しているが、これは、他の変位量を測
定する光学測定器であってもよい。なお、実施例では、
突起検出の対象となるディスクは、磁性膜や保護膜がコ
ーテングされた磁気ディスクとして説明しているが、こ
の発明は、これに限定されるものではなく、ディスクサ
ブストレートについても適用できることはもちろんであ
る。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図４

【補正方法】変更

【補正内容】

【図４】

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するディスクの表面に発生するエアフ
   ローにより前記表面より浮上した磁気ヘッドあるいはこ
   れと等価のヘッドを検出ヘッドとし、前記表面にある突
   起と衝突させて前記磁気ディスクの突起を検出する磁気
   ディスクの突起検出装置において、第１のレーザビーム
   を前記検出ヘッドの浮上する面とは反対側の表面に照射
   し、第２のレーザビームを前記ディスクの表面に照射し
   てそれぞれの反射光を受けて前記ディスクおよび前記検
   出ヘッドの変位量を検出する光学測定器と、前記検出ヘ
   ッドの変位量の検出信号と前記ディスクの変位量の検出
   信号とを受けてこれらの差分を検出する差分検出回路と
   を備え、前記差分検出回路の出力を所定の基準値と比較
   することにより突起検出を行う磁気ディスクの突起検出
   装置。
2. 【請求項２】第１および第２のレーザビームは、前記デ
   ィスクおよび前記検出ヘッドのそれぞれの前記表面にお
   ける法線に対して所定角傾斜して照射され、前記法線を
   挟んで反対側にコーナキューブが設けられ、このコーナ
   キューブで反射された前記レーザビームが測定光路に戻
   される請求項１記載の磁気ディスクの突起検出装置。
3. 【請求項３】第１および第２のレーザビームは、それぞ
   れ平行光であり、前記ディスクおよび前記検出ヘッドの
   それぞれの前記表面における法線に対して所定角傾斜し
   て前記表面に焦点合わせをすることなく前記平行光が照
   射され、前記法線を挟んで反対側にコーナキューブが設
   けられ、このコーナキューブで反射された前記レーザビ
   ームが測定光路に戻される請求項１記載の磁気ディスク
   の突起検出装置。