JPS63265147A - デイスクの表面検査方式 - 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】 ［産業上の利用分野コ この発明は、ディスクの表面検査方式に関し、さらに詳
しくは、磁気ディスク基板の表面の粗さをヘッドの特性
にかかわらず、精度よく検出できるようなディスクの表
面検査方式に関する。

［従来の技術］ 情報の記録、読出しに使用されるディスクには、ハード
磁気ディスクとか、光ディスク等、種々のものがあるが
、これらの基板であるディスク基板は、その面に高度な
平坦度が要求されるため、面精度の検査、いわゆる表面
の粗さ検査が行われる。

例えば、磁気ディスク基板の面精度の検査、すなわち、
その表面の突起の高さとその数の状態の検出は、スピン
ドルにチャックされた磁気ディスク基板を一定の速度で
回転させ、その結果発生する空気流によりヘッドを浮上
させて、磁気ディスク基板の平面上にある突起とヘッド
との接触の有無により行われる。この場合、ヘッドの浮
−Ｌ量をほぼ一定に保てれば、同一の高さの突起の数と
その位置等が検出できる。なお、突起とヘッドとの接触
を検出するヘッドとしては、一般に圧電センサが使用さ
れている。

［解決しようとする問題点コ このような従来のディスク表面検査方式にあっては、被
測定ディスク基板とヘッドとの接触により衝突回数をカ
ウントして被測定ディスク基板の甲面度のよしあしを判
定するが、ヘッド又はその取付状態によって検出特性が
相違するため、ヘッドを交換したときとか、長期にヘッ
ドを使用したときに、検査精度が悪くなったり、相違し
たりする問題点がある。

このような問題を解決するために、ある高さを持った同
一の突起ディスク（以下バンプディスク）を使用して、
その接触状態を検出してヘッドの浮−Ｌ特性を揃えるよ
うに較正しているが、ヘッドは、浮」−状態で突起と接
触して衝突を検出するので、被測定ディスクの周速に影
響され易（、内周と外周とでは浮上量に相違があり、周
速も変化するために較正し難いものとなっている。

この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決
するものであって、ヘッドの浮り特性が変化しても、ま
た、ヘッドを交換したときにも同様な検査精度で検査す
ることができるディスク表面検査方式を提供することに
ある。

［問題点を解決するための手段コ この発明の特徴は、高さの相違する突起（以下バンプ）
を持つバンプディスクによりヘッドの浮上特性を求めて
、標準ヘッドの浮上特性と比較することで測定ヘッドの
更正を行うものであって、前記のような目的を達成する
ためのこの発明のディスクの表面検査方式における構成
は、それぞれの位置に既知の第１）第２の高さの突起を
有し、被測定ディスクと同等な突起ディスクと、被測定
ディスクの回転量を決定する制御値を発生する制御値発
生回路と、制御値に応じて前記被測定ディスク又は前記
突起ディスクを回転駆動する回転駆動機構とを備えてい
て、ヘッドを標準ヘッドとして突起ディスクを回転させ
て、第１の突起の位置と接触する位置に標準ヘッドを位
置付けて、接触する限界となる第１の周速を求め、第２
の突起の位置と接触する位置に標準ヘッドを位置付けて
、接触する限界となる突起ディスクの第２の周速を求め
、第１及び第２の突起高さと第１及び第２の周速に基づ
き標準ヘッドの浮−ヒ眼特性を得てこれを保持し、ヘッ
ドを測定ヘッドとしてバンプディスクの第１又は第２の
突起の少なくとも一方に測定ヘッドを位置付けて、接触
する限界となる測定ヘッドの周速を求め、標準ヘッドの
浮」二量特性とこの測定ヘッドの周速とに基づき標準ヘ
ッドにおける浮上１？に、になるように制御値を補正し
て被測定ディスクの検査を行うものである。

［作用コ このように、まず、少なくとも２つのバンプの検出点、
２点での数値から標準ヘッドにおける正常状態のときの
浮上特性、特にその傾き等を求めておき、ある測定ヘッ
ドの同様な浮上特性について、同一のバンプディスクを
用いて、少なくとも前記２点のうちの１点での特性を求
めてこれらを比較することでそのｎ１定ヘツドの１７上
特性についての補正量を得て、この補正量により補正し
た周速で被測定ディスクの平面度を検査するものである
。

このことにより、測定ヘッドの特性にかかわらず、被／
Ｉｔ１）定ディスク側での回転数が制御されて、その周
速により、同様な浮上量が得られ、検査することができ
、精度のよい一定した検査が可能となる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例について図面を参照して詳細
に説明する。

第１図は、この発明のディスクの表面検査方式を適用し
た磁気ディスク表面検査装置のブロック図、第２図は、
その補正量検出処理の流れ図、第３図（ａ）は、接触限
界値を得るための周速と衝突比率との関係の説明図、第
３図（ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ標準特性を有する標
準ヘッド（以下マスターヘッド）と測定ヘッド（以下テ
ストヘッド）との浮上特性を周速と突起高さとの関係で
示すグラフである。

ｌは、ヘッド３の１ツ上特性を得るバンプディスクであ
り、スピンドルモータ２のスピンドル２ａにチャックさ
れている。３は、圧電素子のセンサにより接触検出を行
うヘッドであって、バンプディスク１の而の−Ｌ部で而
に対向して配置されていて、バンプディスクｌの回転に
伴ってそこに発生する空気流でＩ￥上する。

バンプディスク１は、その周辺部の表面に設けられた所
定の高さくその高さは既知）の第１の標準バンプ１ａと
、その中心部側にこれより高い所定の高さくその高さは
既知）の第２の標準バンプ１ｂとがそれぞれ設けられて
いる。

ヘッド３は、キャリッジ４に支持されていて、キャリッ
ジ４の往復移動に応じてバンプディスク１の面とを半径
方向に往復移動する。キャリッジ４の移動は、キャリッ
ジモー多５により行われ、キャリッジ４はピッチ送りさ
れる。

キャリッジモータ５は、ステッピングモータであって、
キャリッジ駆動回路６からの駆動信号に応じて選択され
た方向に所定量回転する。また、スピンドル回転数演算
回路８は、表面検査処理回路１５からの高さ制御信号Ｈ
を受けて、この高さ制御信号に応じた周速を得る制御値
（回転制御信号として）を発生し、これを駆動制御信号
としてスピンドル駆動回路９に送出する。スピンドル駆
動回路９は、受けた駆動制御信号（制御値）に応じてス
ピンドルモータ２の回転数を制御し、目標となる周速に
なるようにする。

このようにヘッド３の位置に応じて制御値を発生するこ
とにより被測定ディスクのヘッド３に対する周速を変化
させることができ、もってヘッド３の浮上量を制御する
ことができる。そこで、測定時にあっては、前記の制御
値を浮上量が一定になるような値に選択できる。

７は、較正制御回路であって、バンプディスク１を回転
駆動する第２の制御値を発生してスピンドル駆動回路９
に送出するものである。スピンドル駆動回路９は、受け
た駆動制御信号（第２の制御値）に応じてスピンドルモ
ータ２の回転数を制御し、目標となる周速になるように
する。

すなわち、この較正制御回路７に表面検査処理回路１５
から較正信号Ｃが入力されたときには、スピンドル駆動
回路９にあらかじめ設定されている最大周速に対応する
最大回転数を設定する制御信号を発生ずる。以後、較正
信号Ｃの送出ごとに一定のピッチで階段吠に回転数を順
次低減して行く。そしてあらかじめ設定されている最低
周速以下の回転数になると、回転制御終了信号Ｅを表面
検査処理回路１５に送出する。

このようなバンプディスク１又は被測定ディスクの回転
制御信号において、ヘッド３の出力が接触検出回路１０
に入力され、入力信号のレベルを検出して接触状態を検
出する。そして、この検出信号が衝突を示す表面検査デ
ータとして表面検査処理回路１５に送出される。表面検
査処理回路１５は、接触検出回路ＩＯからの検出信号の
数を衝突回数としてカウントする衝突回数カウント手段
１５ａと、ヘッドの移動位置を指定する位置決め制御手
段１５ｂ１この位置決め制御手段１５ｂを制御して標準
バンプ１ａ及び１ｂのある位置へ順次ヘッド３を位置決
めして、前記較正信号Ｃを較正制御回路７に送出する較
正処理・補正量演算手段１５ｃ１そして検出高さ設定手
段１５ｄとからなる。

なお、以上の各手段は、マイクロプロセッサと。

メモリ、Ｉ）／Ａコンバータを備えるインタフェース等
からなる演算処理装置により、そのメモリに記憶された
制御プログラムを実行することで実現される。実際には
、表面検査処理回路１５は、そのような演算処理装置で
構成されている。そしてキーボード１６からの較正処理
又は検査条件を示す信号を受けて動作し、特に、較正処
理の場合には、較正処理・補正量演算手段１５ｃが起動
される。

較正処理・補正量演算手段１５ｃは、較正制御回路７に
バンプディスク１の回転制御信号を発生して回転させて
開始動作をさせ、その後、ヘッド３を標準バンプ１ａの
検出位置に位置決めした後に、較正信号Ｃを較正制御回
路７に送出する。バンプディスク１がスピンドル２ａに
装置されている状態で、表面検査処理回路１５から最初
の較正信号Ｃを受けた較正制御回路７は、バンプディス
ク１を最大周速になるような回転制御信ぢをスピンドル
駆動回路９へと送出する。

その結果、衝突回数カウント手段１５ａには、最大周速
時のカウント値が得られる。較正処理・補正量演算手段
１５ｃは、この値を衝突回数カウント手段１５ａから得
て、その周速に対応してメモリに記録する。

そして、再び、較正信号Ｃを送出する。このことにより
較正制御回路７は、バンプディスク１の周速を一段落と
した回転制御信号（制御値）をスピンドル駆動回路９へ
と送出する。その結果、バンプディスク１が一段落ちた
周速で回転し、その時の衝突回数が衝突回数カウント手
段１５ａに得られる。

この値を衝突回数カウント手段１５ａから較正処理・補
正量演算手段１５ｃが得ると、再び較正信号Ｃを発生し
て、順次、各周速に対応する衝突回数を得る。そして較
正制御回路７から最低周速以下となったことを示す信号
Ｅを受けて、次の標準バンプ１ｂについて同様な処理処
理をして、同様なデータを採る。そして、このようなデ
ータとマスターヘッドの同様なデータとにより補正値を
求める。

このような較正処理・補正は演算手段１５ｃの処理の流
れを示すのが第２図であって、そのステップ■で開始動
作をして標準バンプを検出できる準備処理をする。そし
てステップ■において、標準バンプ（最初は標準バンプ
ｌａ）の位置へヘッド３を位置決めして、それを検出す
る。次に、ステップ■でスピンドル２ａの回転を制御し
て最大周速に設定し、ステップ■で、何回か（一定時間
）衝突回数をカウントしてヒツト率（衝突回数）の測定
を行う。そしてステップ■にて較正制御回路７からの最
低周速以下を示す信号Ｅを監視して最低周速以下か否か
の判定をし、最低周速以下となっていないときには、ス
テップ■ａへと移行して較正信号Ｃを発生してスピンド
ル２ａの回転数を１段落として、次の周速へ設定し、ス
テップ■へと戻る。

このようにして、各周速についてのヒツト率を得ると、
ステップ■で、標準バンプ測定終了か否かを判定をして
、終了していないときには、ステップ■へと戻り、今度
は、標準バンプ１ｂについて同様な処理をする。

このようにして標準バンプ１ａ、１ｂについてのヒツト
率のデータを採ると、ステップ■にて、マスターヘッド
のときには、接触する限界となるバンブディスク１の周
速を前記ヒツト率（衝突回数）から標準バンプｌａ、ｌ
ｂについて求め、これら高さが既知である標準バンプｌ
ａ、ｌｂの２点の高さ及び周速から例えば、直線情報の
傾きを算出して第３図（ｂ）の特性Ａに見るような特定
の１７！上特性を得る。

そして、ステップ■にてマスターヘッドか否かの判定を
して、マスターヘッドのときには、ステップ■ａでマス
ターヘッドの２点の高さ及び周速、そして傾きとを浮」
−特性としてメモリに記憶する。

マスターヘッドでなければ、ステップ■へと移行して、
先にステップ■で記憶したマスターヘッドの浮−Ｌ特性
とステップ■での１７上特性（第３図の浮上特性Ｂ参照
）とに基づき、マスターヘッドの浮上特性に合わせるた
めの特性の傾きの差とその移動ｔｉ１とを算出し、これ
らを補正値（傾斜角度子シフト１辻）として得て、この
補正値をメモリに記憶する。

被測定ディスクがスピンドル２ａに装着されて、これが
検査されるときには、高さ設定手段１５ｄは、この補正
値を参照して、テストヘッドの方がマスターヘッドより
浮上特性が大きいときには、周速を低くするマイナス側
の補正をし、テストヘッドの方がマスターヘッドより浮
上特性が小さいときには、周速を高（するプラス側の補
正をする。

このことにより被測定ディスクのヘッド位置に対してマ
スターヘッドと同じような浮り量となるようにする高さ
制御信号を、位置決め制御手段１５ｂから得られるヘッ
ド３の位置決め位置に対応して発生する。そしてこれを
スピンドル回転数演算回路８へと送出して検査を行う。

・このことにより、テストヘッドにあってもマスターヘ
ッドと同様なｉ”？−１：、特性で検査することが可能
となる。

なお、被測定ディスクを検査する場合には、まず、検出
高さ設定手段１５ｄが起動されてメモリの特定領域から
指定された検査高さ信号に応じた制御情報（ヘッドの位
置に対する回転数情報又は周速値に対応）を得て、これ
を先の補正値で補正した値をそのインタフェースを介し
てスピンドル回転数演算回路８へと高さ制御信号Ｈとし
てテストヘッドの位置決め位置に応じて送出する。

なお、被測定ディスクについて検査をするときには、そ
の検査条件に従って、表面検査処理回路１５の位置決め
制御手段１５ｂは、キャリッジの動作条件に対応したキ
ャリッジ駆動回路をキャリッジ駆動回路６に送出して、
被測定ディスクの１回転又は所定回転ごとにヘッド３の
位置を順次ピッチ送りする制御を行う。また、位置決め
制御手段１５ｂは、１回転したことを示す信号をスピン
ドル駆動回路９（又はスピンドルモータ２）から回転基
を位置信号として受けて回転ｒｉｔを検知する。

衝突回数カウント手段１５ａは、位置決め制御手段１５
ｂから被測定ディスクに対するヘッド３の現在の位置決
め位置情報を受けて、ある位置決め位置でヘッド３によ
り検出される１周分の接触検出信号を接触検出回路１０
から受け、それをカウントする。このカウント値は、現
在指定されている高さにおいて被測定ディスク上の位置
に対応する位置情報（送りピッチ位置情報）とともにメ
モリに記憶されて行く。

このことにより、位置対応に衝突回数のデータを得て、
被測定ディスクの表面検査データを得ることができる。

第３図（ａ）は、標準バンプｌａ、ｌｂにテストヘッド
或いはマスターヘッドが衝突した場合の接触限界位置で
のスピンドル２ａの回転数（又はこれから周速）を、そ
のヒツト率から決定する処理を示すグラフである。

このグラフは、第２図のステップ［有］のヒツト率の測
定に対応するものであり、指定判定レベルを接触検出回
路１０に設定して、指定された半径位置において周速に
対する衝突回数を測定したものであって、スピンドル２
ａの回転数を指定範囲内（最大周速から最低周速までの
間）で周速を一定ピッチで変化させたときの、ヒツト（
衝突）の有無を測定する。この測定を複数回行って、こ
の場合の結果を衝突検出／未検出の比率を採り、これを
％で表したものである。

そして、この例では、５０％の位置を中心周速Ｓとして
採用し、接触限界位置での周速（又は回転数）とする。

なお、この接触限界位置は、０％〜１００％のうちのの
どこへ設定してもよいが、５０％程度の位置に設定する
ことが合理的である。

ところで、実施例では、傾きと移動量との補正を行って
いるが、補正の仕方は、ヘッド−の特性により異なる。

第３図（ｂ）に見るようにマスターヘッドの特性Ａとテ
ストヘッドとの特性Ｂとが傾きだけの相違であるときに
は、次の式で示す比率補正をすれば足りる。

補正後の回転数＝指定回転数ＸＱ／Ｐ・・・・・・■（
又は補正後の周速＝指定周速ＸＱ／Ｐ）ただし、Ｐは、
マスターヘッドで測定したときに基準となる周速であり
、Ｑは測定中心周速である。

このような場合には、テストヘッドは、２点でのｉｎ−
特性を測定する必要はなく、ｌｉに、標準バンプの１点
での／Ｉ−１定で足りる。また、この比率補正は、テス
トヘッドのローディングカとか、スライダ幅による誤差
から生じる補正に有効である。

また、第３図（Ｃ）に見るようにマスターヘッドの特性
Ａとテストヘッドとテストヘッドの特性Ｂとが平行にず
れているときには、次の式で示す一定補正をすれば足り
る。

補正後の回転数＝指定回転数＋（Ｑ’　−Ｐ’　）・・
・・・・・・・■ ［又は補正後の周速＝指定周速＋（Ｑ−Ｐ）］ただし、
Ｑ′は、周速Ｑを回転数に換算した値であり　ｐ　Ｉは
、周速Ｐを回転数に換算した値である。

このような場合にもテストヘッドは、２点での浮し特性
を測定する必要はなく、単に、標準バンプ１点での測定
で足りる。この一定補正は、テストヘッドのローディン
グ等の検出誤差から生じる補正に有効である。

以上説明して来たが、実施例では、表面検査処理回路で
直接高さ制御信号を発生しているが、これは、スピンド
ル回転数演算回路側で生成して目的とする周速のスピン
ドルの回転するを制御する制御値を発生してもよい。こ
の場合には、表面検査処理回路側では、高さ指定信号だ
け発生すればよい。

また、スピンドル回転数演算回路と較正制御回路とを独
立のブロックとして示しているが、これらは１つの回路
のそれぞれの機能として実現されてもよい。

さらに、ヘッドの位置は、キャリッジに設けたヘッド位
置検出回路により実際の位置を検出して、それをヘッド
の位置として採用してもよい。

［発明の効果］ 以」−の説明から理解できるように、この発明にあって
は、少なくとも２つのバンプの検出点、２点での数値か
ら標準ヘッドにおける正常状態のときの浮上特性、特に
その傾き等を求めておき、ある測定ヘッドの同様な浮上
特性について、同一のバンプディスクを用いて、少なく
とも前記２点のうちの１点での特性を求めてこれらを比
較することでその測定ヘッドの浮上特性についての補正
量を得て、この補正量により補正した周速で被測定ディ
スクの平面度を検査するものである。

このことにより、測定ヘッドの特性にかかわらず、被測
定ディスク側での回転数が制御されて、その周速により
、同様な浮上量が得られ、検査することができ、精度の
よい一定した検査が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明のディスクの表面検査方式を適用し
た磁気ディスク表面検査装置のブロック図、第２図は、
その補正量検出処理の流れ図、第３図（ａ）は、接触限
界値を得るための周速と衝突比率との関係の説明図、第
３図（ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ標準特性を打する標
準ヘッドと測定ヘッドとの浮を特性を周速と突起高さと
の関係で示すグラフである。 ■・・・バンプディスク、２・・・スピンドルモータ、
２ａ・・・スピンドル、３・・・ヘッド、４・・・キャ
リッジ、５・・・キャリッジモータ、６・・・キヤ’Ｊ
　ソジ駆動回路、７・・・較正制御回路、８・・・スピ
ンドル回転数演算回路、 ９・・・スピンドル駆動回路、１０・・・接触検出回路
、１５・・・表面検査処理回路、 １５ａ・・・衝突回数カウント手段、 １５ｂ・・・位置決め制御手段、 １５ｃ・・・較正処理・補正量演算手段１５ｃ、１５ｄ
・・・検出高さ設定手段、１６・・・キーボード、Ｓ・
・・中心周速位置。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）被測定ディスクを回転し、その表面に沿って、浮
   上したヘッドを移動し、前記表面との接触を検出するデ
   ィスクの表面検査方式において、それぞれの位置に既知
   の第１、第２の高さの突起を有し、前記被測定ディスク
   と同等な突起ディスクと、前記被測定ディスクの回転量
   を決定する制御値を発生する制御値発生回路と、前記制
   御値に応じて前記被測定ディスク又は前記突起ディスク
   を回転駆動する回転駆動機構とを備え、前記ヘッドを標
   準ヘッドとして前記突起ディスクを回転させて、第１の
   突起の位置と接触する位置に前記標準ヘッドを位置付け
   て、接触する限界となる第１の周速を求め、第２の突起
   の位置と接触する位置に前記標準ヘッドを位置付けて、
   接触する限界となる突起ディスクの第２の周速を求め、
   第１及び第２の突起高さと第１及び第２の周速に基づき
   前記標準ヘッドの浮上量特性を得てこれを保持し、前記
   ヘッドを測定ヘッドとして前記突起ディスクの第１又は
   第２の突起の少なくとも一方に前記測定ヘッドを位置付
   けて、接触する限界となる測定ヘッドの周速を求め、前
   記標準ヘッドの浮上量特性とこの測定ヘッドの周速とに
   基づき前記標準ヘッドにおける浮上量になるように前記
   制御値を補正して前記被測定ディスクの検査を行うこと
   をすることを特徴とするディスクの表面検査方式。
2. （２）周速に換えて、第１又は第２の突起における位置
   及び回転数を得て、前記周速に対する浮上量特性を標準
   ヘッドの回転数及び位置に対応する浮上量特性として得
   て、測定ヘッドの回転数及び位置に基づき制御値が補正
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のデ
   ィスクの表面検査方式。
3. （３）第１の突起は、第１の突起ディスクに設けられ、
   第２の突起は第２の突起ディスクに設けれらていて、２
   枚の突起ディスクをそれぞれ差し換えて回転させ、標準
   ヘッドの浮上量特性が測定されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載のディスクの表面検査
   方式。
4. （４）ヘッドと突起とが接触する限界となる条件は、突
   起ディスクの回転数若しくは周速を変えて複数回測定し
   て、完全に接触を検出しない位置から完全に接触する位
   置までの間において、その接触検出回数と接触を検出し
   なかった回数とに基づき決定されることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項乃至第３項のうちのいずれか１項記
   載のディスクの表面検査方式。
5. （５）突起ディスクの第１及び第２の突起と接触する位
   置で測定ヘッドを位置付けて、接触する限界となる回転
   数若しくは周速を得て、この回転数若しくは周速に基づ
   き前記測定ヘッドの浮上量特性を求め、この浮上量特性
   と標準ヘッドの浮上量特性とに基づき前記制御値を前記
   標準ヘッドにおける浮上量となるように補正することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のうちのい
   ずれか１項記載のディスクの表面検査方式。