JP4342884B2 - スキュー角度に対して最適な配置を有する磁気ヘッド及びディスクｘ−ｙ試験装置 - Google Patents

Description

本発明は磁気記録装置、特に、磁気ヘッド及び磁気ディスクのテスターに関する。

磁気ヘッド・ディスクテスターはＳＮ比やパルス幅等の、磁気ヘッドまたは磁気ディスクの特性を試験するために使用される装置である。磁気ヘッド・ディスクテスターは２つの主要な組立品、すなわち、ディスクに対するヘッド組立品の動作を操作する電気−機械組立品、並びに、測定、計算及び測定データの分析を実施する電子機器組立品から成る。

磁気ヘッド・ディスクテスターの電気−機械組立品は上述のような磁気ヘッドや磁気ディスクの特性を測定するために、実際のハードディスク装置の磁気ヘッドの磁気ディスクに対する動き、特に、磁気ヘッドのスキュー角度（すなわち、磁気ヘッドの縦軸とトラックの接線との間の角度）を正確にシミュレート（または、模倣）する必要がある。

従来技術の多くは、スピンドル（または、回転軸）に回転可能な状態で取り付けられた磁気ディスクに対する磁気ヘッドの適当な位置付けを達成するために線形動作（または、直線的な動作）を利用している。例えば、特許文献１に開示されている磁気ヘッド・ディスクテスターは一方向（Ｘ軸）のみの動作を利用している。この磁気ヘッド・ディスクテスターは、予め磁気ヘッドのアームの角度を調整しておくことにより、内側のトラック及び外側のトラックの両方でスキュー角度を最適な値に近い値にすることができるが、他のトラックにおけるスキュー角度は最適な値にならない。

磁気ヘッド・ディスクテスターの分野では、この他に、Agilent Technologiesの「E5013A spin stand」等のような、線形Ｘ−Ｙ動作を利用する位置付け構造を備えた装置が知られている。この構造は直交するＸ軸及びＹ軸上に独立した２つのスライダーを利用する。しかしながら、従来のＸ−Ｙ位置付け構造はヘッド動作構造の制御に対する負担が非常に大きいという欠点を有する。例えば、後で説明するように、従来のＸ−Ｙ位置付け構造はディスク表面上のヘッドの移動に対して複雑な幾何学的経路を必要とする。特に、特定の応用例においては、磁気ヘッドや磁気ヘッドの支持アームが磁気ディスクのスピンドル（または、回転軸）のハブに衝突する可能性があり、それらを防止するための容易な手段または構造が存在しないという欠点がある。

以下に、磁気媒体に対するヘッドの位置を特徴付けるために使用されるパラメーターについて説明する（図１参照）。
・トラックの半径Ｒは磁気ヘッドのライト／リード部材と磁気ディスクの中心との間の距離を示す。
・スキュー角度αは同心円のトラックを有する磁気媒体上のヘッドの位置における、ヘッドの縦軸とトラックの接線方向との間の角度を示す。

典型的なＸ−Ｙヘッドマニピュレーター（または、ヘッドＸ−Ｙヘッド操舵装置）はヘッド座標（Ｘ,Ｙ）の選択によって動作するように構成されている。したがって、ヘッドの位置付けのために、任意のＲ及びαを達成するためのＸ及びＹ座標を計算する必要がある。

図１は、各トラックに対するスキュー角度が回転式ローダーアームを備えたハードディスク装置のスキュー角度と等しくなるように構成されたテスターにおける、外側のトラック（半径Ｒ₁）から内側のトラック（半径Ｒ₂）までの、典型的なヘッドの軌跡を示している。

図２は磁気ヘッドの縦軸が常にＹ軸と平行に保たれる、従来技術の２ヘッド（上部及び下部）テスターの典型的なＸ−Ｙ位置付け構成を示している。図２の構成において、上部及び下部の２つのヘッドはディスクの同一表面上で試験されるように構成されている。（注、下部ヘッドが試験される場合、ディスクの回転は反転される。）

上部ヘッドを例にとると、ヘッドの座標（Ｘ,Ｙ）とトラック半径Ｒ及びスキュー角度αとの間の関係は以下の式で表される。

ここで、Ｘ₀及びＹ₀はディスクの中心の座標である。また、ここで、ディスクは反時計方向に回転するものとし、スキュー角度αはヘッドの縦軸からトラックの接線方向に向かって反時計方向に測定されるものとする。

ヘッドまたはヘッド支持アームがハブに衝突することを避けるために、ヘッドの動きに対して水平方向（または、Ｘ軸方向）の制限（Ｘ＞Ｘ₀＋Ｓ）が設定されていてもよい。ここで、Ｓはヘッドのライト／リード部材とディスクの中心との間の最小距離である。

典型的な例（R1=1.91cm（R1=0.75"）， R2=4.45cm（R2=1.75"），α=20°）の場合、ハードディスク装置をシミュレート（または、模倣）するための軌跡のＸ方向の移動の範囲は2.39cm（0.94"）であり、Ｙ方向の移動の範囲は2.18cm（0.86"）である。

米国特許第４９０２９７１号明細書

図２に示されているように、従来の磁気ヘッド・ディスクテスターにおいて、ヘッドを上部のヘッド試験領域から下部のヘッド試験領域に移動させるためには、ヘッドがスピンドルのハブを迂回するように、（図２で「適正軌跡」として示されている）複雑な軌跡が使用されなければならない。ソフトウェアにエラーが存在すると、（図２で「衝突軌跡」として示されている）間違った軌跡が選択され、ヘッド及びヘッド支持アームがハブに衝突してしまう可能性がある。

上述のヘッドの動きの幾何構成は機械的な観点から見たときに以下の欠点を有する。
・制御ソフトウェアの単純なエラーがヘッド及びヘッドローダーアームのスピンドルハブへの衝突を引き起こす可能性があり、それに対する容易な保護方法が存在しない。
・垂直方向（Ｙ軸方向）の動きが比較的大きく、ヘッドがディスクの全面に渡って移動するためにヘッドローダーアームが長くなければならない。

したがって、本発明の目的は上記の欠点を克服した、製造が容易で、信頼性の高く、かつ、応用範囲の広い磁気ヘッド・ディスクテスターを提供することである。すなわち、本発明の目的は磁気ヘッド組立品がテスターのハブに衝突する可能性が無い、または、衝突の回避が比較的容易なテスター組立品を提供することである。本発明のもう１つの目的は、ヘッドのＹ方向の移動量が少なく、それによって、ヘッドローダーアームを比較的短くすることを可能にするとともに、小型で安価なＹ方向駆動装置の使用を可能にしたテスター組立品を提供することである。本発明の他の特徴及び長所は図面及び以下の説明からより明らかになるだろう。

本発明の上述の目的はＸ−Ｙ移動プラットホーム（または、Ｘ−Ｙベース）上に取り付けられた磁気ヘッドとＸ軸との間の角度が９０°に等しくならず、磁気ヘッドを磁気媒体上で移動させるために、Ｘ軸方向の動きが主に使用され、アンロード位置への移動を含めたヘッドの移動中にヘッドがハブに衝突しないようにＹ方向の動きを制限するように前記角度を選択することによって達成される。換言すると、本発明の磁気ヘッドはＸ軸（または、Ｙ軸）に対して角度φのオフセットを有するように配置され、それによって、ハードディスク装置のスキュー角度をシミュレートするために磁気ヘッドを磁気ディスク上で移動するときに、磁気ヘッドのＹ方向の移動が、磁気ヘッドがスピンドルのハブに衝突しない程度に小さくなるようにすることで上述の目的を達成する。

ヘッドローダーアームは磁気ディスク上の異なった表面上で動作する上部ヘッド及び下部ヘッドの両方を支持してもよい。あるいは、例えば、試験の自動化を促進するために、上部ヘッド及び下部ヘッドの両方を同時に支持し、ディスクの同一表面上でそれらを試験するためにＶ型のヘッドローダーアームが使用されてもよい。このようなヘッドローダーアームの場合、下部ヘッドはＹ軸を対称軸にして上部ヘッドに対して対称になるように取り付けられ、上部ヘッドと同一の移動用構造によって磁気媒体上を移動させられてもよい。この構成は上部ヘッドと同様に、下部ヘッドがハブに衝突することを防止する。

本発明はディスク表面上のヘッドの単純な経路を達成し、ヘッドが磁気ディスクから離れたアンロード位置に移動するときを含めたヘッドの移動中に、ヘッドがハブに衝突する可能性をなくす。本発明はさらに、ヘッドのＹ方向の移動量を減少させ、ヘッドローダーアームを比較的短くすることを可能にするとともに、Ｙ方向の移動のためのＹ方向駆動装置の製造を容易かつ安価にする。

図３には、本発明の好まれる実施例としてのテスター３００が示されている。テスター３００は頑丈なベースとして機能する（例えば、花崗岩等の）ベースプレート（Ｘ−Ｙ座標システム）３０２を含む。ベースプレート３０２からは磁気ディスク支持及びスピンドルが拡張しており、磁気ディスク３０５を回転可能な状態で支持している。ディスク３０５は内径トラックＩＤと外径トラックＯＤとの間に同心円上の多数の磁気データトラックを有している。

図示された実施例において、Ｘ方向移動ステージ（Ｘステージ）３０６は、Ｘ駆動モーター（図示せず）への応答で、（Ｙ方向移動ステージ３１０に対して）Ｘ方向に移動するために、空気ベアリングによってベースプレート３０２に結合している。Ｙ方向移動ステージ（Ｙステージ）３１０はリニアローラーベアリング（linear roller bearing）によってＸステージ３０６に結合している。Ｙステージ３１０（及びＸステージ３０６）はＹ駆動モーター（図示せず）への応答でベースプレート３０２に対してＹ方向に移動するように構成されている。ここで、各ステージに対して他のベアリング方式が使用されてもよいことは当業者にとって明白であるだろう。

Ｘ移動ステージ３０６にはカートリッジ（または、キャリッジ）３２０が取り付けられている。磁気ヘッド支持として機能するヘッドジンバル組立品（ＨＧＡ）はカートリッジ３２０の遠位の端からヘッドジンバル組立品の縦軸Ａに沿って拡張している。ヘッドジンバル組立品の遠位の端には一体型のライト／リードヘッドを備えた磁気ヘッド組立品３２６が備えられている。

本発明に従うと、ＨＧＡ（ヘッドジンバル組立品）の縦軸ＡはＸ軸に対して角度φ（または、Ｙ軸に対して角度φ'）だけオフセットを持つ（すなわち、ＨＧＡの縦軸ＡはＸ軸に対して角度φを有する（または、Ｙ軸に対して角度φ'を有する））。好まれるものとして、角度φは４５°±２０°である。図示された実施例において、オフセット角度φは４５°である。

図３において、線３３０及び３３２はヘッド組立品３２６に対する−２０°と＋２０°のスキュー角度限界（skew angle limit）（それぞれ、点Ａ'及びＢ'に対応）を示している。図３から明らかなように、本発明のこの構成は点Ａ'から点Ｂ'までの（または、シミュレートしようとしているハードディスク装置に対するスキュー角度を有する外径トラック上の１つの点から内径トラック上の１つの点までの）磁気ヘッドの動作に対して必要なＹ方向の移動量が比較的小さい。したがって、この構成は、必要なＹ方向の移動量が小さく、小型で安価なＹ駆動組立品の使用を可能にするという点で従来技術より優れている。さらに、磁気ヘッド組立品のオフセット（角度φ）を適当に選択することにより、（ソフトウェアや電子機器に）故障が発生した場合でも、ヘッド及びヘッドローダーアームがスピンドルに衝突する可能性がなくなる程度に、Ｙ方向の移動を小さくすることが可能である。

図３の実施例には、第２の（選択的な）カートリッジ（または、キャリッジ）３２０ＡがＸ移動ステージ３０６に取り付けられている。カートリッジ３２０Ａは角度φが−４５°である点を除いて、カートリッジ３２０と同等である。２つのカートリッジ（３２０及び３２０Ａ）を備えた構成は、ディスクを交互に反対方向に回転させながら、ディスクの同一表面上での２つのヘッドを試験することを可能にする。

このように、本発明は磁気ヘッドの縦軸とＸ軸方向との間に付加的な角度φを導入する（図４参照）。図４の実施例において、ディスクが反時計方向に回転すると仮定すると、ヘッドの座標とトラックの半径及びスキュー角度との間の関係は以下の式によって表される。

ここで、角度φは０°から９０°の間から選択される（ただし、９０°は含まない）。φが９０°の場合、ヘッドの縦軸はＹ軸と平行になり、図２の従来技術と同等となる。

ヘッドがハブに衝突することを防止するために、垂直方向の動きの範囲をＹ＜Ｙ₀−Ｓに制限してもよい。典型的な例（R1=1.91cm（R1=0.75"）， R2=4.45cm（R2=1.75"），φ=45°，α=20°）の場合、ハードディスク装置をシミュレートするための軌跡のＸ方向の移動の範囲は3.23cm（1.27"）であり、Ｙ方向の移動の範囲は0.36cm（0.14"）である。

上述のＹ方向の制限により、ヘッドがどのようなＸ方向の動きをしてもヘッドはハブに衝突しない。必要なＸ軸及びＹ軸の範囲を制限するために、例えば、機械的な制限、または単純なソフトウェア等の、単純な保護構造を使用することができる。下部ヘッドはディスクの裏側の面で試験されてもよいし、あるいは、上部ヘッド及び下部ヘッドを同一表面上で試験するためにＶ型のヘッドローダーアームが使用されてもよい。（図５には両方のヘッドをディスクの表側の面で試験する実施例が示されている。）また、ヘッドローダーアームは磁気ディスクの上部ヘッド試験領域及び下部ヘッド試験領域の両方の領域に磁気ヘッドを設置することを可能にしてもよい。このような構成は、上部ヘッド試験領域を上部ヘッド及び下部ヘッドの両方のヘッドの試験に使用したり、下部ヘッド試験領域を上部ヘッド及び下部ヘッドの両方のヘッドの試験に使用したりすることを可能にする。

本発明に従ったヘッドの動きの幾何構成は機械的な観点から見て以下の長所を有する。・垂直方向の動きと水平方向の動きとの間にトレードオフ（または、移動距離の交換）を与えることができる。すなわち、角度φの値を変化させることによって、Ｘ方向の移動を大きくすることによってＹ方向の動きを少なくすることができる。このトレードオフは必要な全てのヘッドの軌跡を維持しながら、垂直方向の動きを制限して、ヘッドがハブに衝突することを防止するために最適なφの値を見つけ出すことを可能にする。また、Ｘ方向の動きの範囲はヘッドがアンロード位置に達するのに十分な程度に広げられてもよい。
・ディスクの反対方向の回転とともに上部ヘッドと同一な表面上で下部ヘッドの試験をするために、図５に示されているように、２つのヘッドを備えたＶ型のヘッドローダーアームを使用することができる。下部ヘッドは上部ヘッドと同一なＸ方向の動きによって試験領域を移動し、上部ヘッドと同一なＹ方向の動きに対する制限を使用することができる。
・好まれる形式において、ハードディスク装置のスキュー角度をシミュレートするために必要なＹ方向の動きの範囲を非常に小さくすることができる。この形式の場合、必要な軌跡を特許文献１に開示されているような水平線の動きに十分に近づけ、実質的に、Ｘ方向の動きだけを使用することもできる。

ここまで、図面に図示された特定の実施例への参照とともに本発明が説明されてきたが、付随する請求の範囲によって規定される本発明の意図及び範囲から外れることなく、本発明の形状や詳細部分に多様な変更や改良を加えることができることは当業者にとって明白であるだろう。

従来技術の磁気ヘッド・ディスクテスターの磁気ヘッドの典型的な軌跡を示している概略図である。 Ｘ−Ｙ動作を利用する従来技術の磁気ヘッド・ディスクテスターのヘッドの軌跡及び試験領域を示している概略図である。 本発明に従った磁気ヘッド・ディスクＸ−Ｙテスターの概略図である。 本発明に従った磁気ヘッド・ディスクＸ−Ｙテスターのヘッドの典型的な軌跡を示している概略図である。 本発明に従った磁気ヘッド・ディスクＸ−Ｙテスターのヘッドの軌跡及び試験領域を示している概略図である。

符号の説明

３００ 磁気ヘッド・ディスクテスター
３０２ ベースプレート
３０５ 磁気ディスク
３０６ Ｘ方向移動ステージ
３１０ Ｙ方向移動ステージ
３２０ カートリッジ
３２６ 磁気ヘッド組立品
α スキュー角度
φ オフセット角度
Ｒ１ 外側のトラックの半径
Ｒ２ 内側のトラックの半径
ＩＤ 内径トラック
ＯＤ 外径トラック

Claims (11)

1. Ａ．磁気ディスクを回転可能な状態で支持する支持組立品を備えたベース；
   Ｂ．磁気ライト／リード部材を備えた磁気ヘッドを支持するための磁気ヘッド支持を有し、前記ベースによって支持されている移動可能なキャリッジ；及び、
   Ｃ．２つの直交移動軸Ｘ軸及びＹ軸に沿って、前記磁気ヘッドを備えた前記キャリッジを前記磁気ディスクに対して移動させるための位置付け手段を備え、
   前記磁気ヘッドの縦軸と前記Ｘ軸が０°から９０°の間（ただし、９０°を除く）の、予め決められた角度を形成し、該角度が、磁気ヘッド及び（または）ヘッドローダーアームがハブに衝突することを防止するような角度である磁気ヘッド・ディスクテスター。
2. 前記予め決められた角度が４５°である、請求項１に記載の磁気ヘッド・ディスクテスター。
3. 磁気ライト／リードヘッドと磁気ディスクを電気的に試験するために磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動させるための方法であって、前記磁気ヘッドがキャリッジから拡張する磁気ヘッド支持によって支持されており、前記磁気ヘッド支持が縦軸を有しており：
   前記磁気ディスクを静的なベースに対して回転可能な状態で支持すること；
   前記キャリッジが座標システム上で互いに直交したＸ及びＹ方向に沿って移動可能であり、前記磁気ヘッド支持の前記縦軸が前記Ｘ軸に対して予め決められた角度を形成するように前記磁気ヘッド支持及び前記磁気ヘッドが位置付けられるように、前記キャリッジを前記座標システムに設置すること；及び、
   前記ヘッドが前記ディスク上を移動できるように前記キャリッジを前記２つの方向に沿って駆動することを含み、
   前記予め決められた角度が、磁気ヘッド及び（または）ヘッドローダーアームがハブに衝突することを防止するような角度である、磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動させるための方法。
4. 前記予め決められた角度が４５°である、請求項３に記載の磁気ヘッドを磁気ディスクに対して移動させるための方法。
5. Ｘ−Ｙ移動プラットホームを備えた磁気ヘッド・ディスクテスターであって、前記ヘッドの縦軸とＸ軸との間の角度が９０°ではなく、それによって、必要とされるスキュー角度に対するＸ方向の動きの範囲とＹ方向の動きの範囲との間にトレードオフを導入し、前記トレードオフが前記ヘッド及び（または）ヘッドローダーアームがスピンドルのハブに衝突することを防止するために、長いＸ方向の移動範囲と短いＹ方向の移動範囲を選択することを可能にし、前記ヘッドの縦軸とＸ軸との間の角度が、磁気ヘッド及び（または）ヘッドローダーアームがハブに衝突することを防止するような角度である磁気ヘッド・ディスクテスター。
6. 前記ディスクの同一表面上で上部ヘッドと下部ヘッドを試験するために、Ｖ型のヘッドローダーアームが前記Ｘ−Ｙ移動プラットホーム上に設置されている、請求項５に記載の磁気ヘッド・ディスクテスター。
7. 前記上部ヘッド及び前記下部ヘッドのどちらもが前記スピンドルのハブに衝突しないように、前記Ｘ方向の移動範囲及び前記Ｙ方向の移動範囲が選択されている、請求項５に記載の磁気ヘッド・ディスクテスター。
8. 前記Ｘ方向の移動範囲及び前記Ｙ方向の移動範囲が機械的な制限によって制限されている、請求項５に記載の磁気ヘッド・ディスクテスター。
9. 前記ヘッドローダーアームが前記ヘッドを前記ディスクの両面に設置することを可能にし、それによって、上部のヘッド試験領域が前記上部ヘッド及び前記下部ヘッドの両方を試験するために使用することができ、下部のヘッド試験領域が前記上部ヘッド及び前記下部ヘッドの両方を試験するために使用することができる、請求項６に記載の磁気ヘッド・ディスクテスター。
10. 必要なスキュー角度を達成するためにＸ方向の動きだけが使用されるように、前記ヘッドの前記縦軸と前記Ｘ軸との間の前記角度が選択される、請求項５に記載の磁気ヘッド・ディスクテスター。
11. 前記ヘッド及び（または）前記ヘッドローダーアームが前記スピンドルのハブに衝突する可能性がない状態で、前記ヘッドが前記ディスクから離れたアンロード位置に達するために、前記Ｘ方向の動きの範囲が十分に広い、請求項５に記載の磁気ヘッド・ディスクテスター。

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