JPH09282654A - 磁気記録媒体測定方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気記録媒体の表面形状を正確に把握するこ
とができる磁気記録媒体測定方法及びその装置を提供す
ること。 【解決手段】 データトラックが凸部により形成されて
いる磁気記録媒体の表面形状を測定する際に、前記磁気
記録媒体の表面を走査速度ｖ（インチ／秒）で走査して
表面形状測定データを求め、前記データトラックの密度
をｔ（トラック／インチ）としたとき、ｎ／ｔｖ以上
（ｎは正の整数）の時間区間での最大値を出力するフィ
ルタに前記表面形状測定データを通して代表値データと
し、前記代表値データに基づいて曲率を求める。

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、磁気ヘッドによ
り情報が記録再生される磁気記録媒体の表面形状を測定
する方法及びその装置に関し、特にデータトラックが凸
部により形成されているディスク状の磁気記録媒体の表
面形状を測定する方法及びその装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】例えばコンピュータシステムに用いられ
ている磁気記録装置としては、ディスク状の磁気記録媒
体を内蔵したハードディスク装置等がある。このハード
ディスク装置に内蔵されている磁気ディスクの両表面に
は磁性膜が成膜されており、磁気ディスクの表面上を浮
上するヘッドスライダに搭載されている磁気ヘッドによ
り、磁性膜にデータ等がトラック状に記録され、また磁
性膜にトラック状に記録されたデータ等が再生されるよ
うになっている。磁気ヘッドが搭載された浮上型のヘッ
ドスライダを駆動する機構部と、磁気ディスクを駆動す
る駆動部とは、筐体の内部に予め組み込まれているた
め、データ等を比較的高密度に記録することが可能であ
り、また、記録されたデータ等に対して高速にアクセス
することが可能である。

【０００３】図７は、一般的なハードディスク装置の構
成例を示す斜視図である。このハードディスク装置１
は、アルミニウム合金等により形成された筐体２の平面
部の裏側にスピンドルモータ９が配設されていると共
に、このスピンドルモータ９によって角速度一定で回転
駆動される磁気ディスク３が備えられている。さらに、
この筐体２には、アーム４が垂直軸４ａの周りに揺動可
能に取り付けられている。このアーム４の一端には、ボ
イスコイル５が取り付けられ、またこのアーム４の他端
には、ヘッドスライダ６及び磁気ヘッド８が取り付けら
れている。筐体２上には、ボイスコイル５を挟持するよ
うに、マグネット７ａ、７ｂが取り付けられている。ボ
イスコイル５及びマグネット７ａ、７ｂにより、ボイス
コイルモータ７が形成されている。

【０００４】このような構成において、ヘッドスライダ
６が、回転する磁気ディスク３の表面に接近したとき、
磁気ディスク３の回転に伴ってレールと磁気ディスク３
の表面との間に流入する空気流により浮揚力を受ける。
この浮揚力によって、ヘッドスライダ６及び磁気ヘッド
８は、磁気ディスク３の表面から微小間隔（浮上量）を
もって浮上走行する。さらに、ボイスコイル５に外部か
ら電流が供給されると、アーム４は、マグネット７ａ、
７ｂの磁界と、このボイスコイル５に流れる電流とによ
って生ずる力に基づいて、垂直軸４ａの周りを回動す
る。これにより、アーム４の他端に取り付けられたヘッ
ドスライダ６は、磁気ディスク３の実質的に半径方向に
移動する。従って、このヘッドスライダ６に搭載された
磁気ヘッド８は、磁気ディスク３に対してシーク動作
し、磁気ディスク３の所定のデータトラック等に対して
データ等の記録再生を行なう。

【０００５】このように、ヘッドスライダ６は、回転し
ている磁気ディスク３に対して一定間隔を保って浮上す
る必要があるので、磁気ディスク３の表面は平坦である
ことが望ましい。仮に、磁気ディスク３の表面が平坦で
ない場合、磁気ディスク３の表面とヘッドスライダ６と
の間隔が不均一になり、ヘッドスライダ６を浮上させて
いる空気圧が変動してヘッドスライダ６の浮上状態が不
安定となる。そして、最悪の場合は、磁気ディスク３の
表面とヘッドスライダ６とが接触して、磁気ディスク３
やヘッドスライダ６が破損する。近年、高記録密度化の
要請から、一層の低浮上が望まれており、磁気ディスク
３の表面形状の測定及びその評価は、重要性を高めてい
る。一般的に、磁気ディスク３の表面形状を評価する場
合、図８に示すように、磁気ディスク３の中心を通る直
線Ｌの曲率半径ｒの値が大きい程、即ちその値が無限大
であるとき磁気ディスク３の表面は平坦であると評価す
る。

【０００６】従来の磁気記録媒体測定方法は、図９に示
すように、接触式又は非接触式の表面粗さ計等の表面形
状測定装置により磁気ディスク３の表面を半径方向に倣
い、得られる表面形状測定データに対して以下の２つの
何れかの処理を行っている。一の処理方法は、表面形状
測定データを構成する複数の点を通ると見なされる最適
な円弧を例えば最小二乗法等により導出し、この円弧か
ら曲率半径ｒを求めている。他の処理方法は、図９に示
すように、表面形状測定データのうち例えば所定の３点
（サンプル１〜３）間を通る円弧Ｃを導出し、この円弧
Ｃから曲率半径ｒを求めている。更に、磁気ディスク３
の表面形状の測定精度を向上させる場合には、上記処理
方法を繰り返して複数の曲率半径ｒ求め、それらの平均
値等の統計代表値を求めている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の前者の
磁気記録媒体測定方法では、計算量が膨大となり、処理
に手間が掛かるという問題があった。一方、従来の後者
の磁気記録媒体測定方法では、アルゴリズも比較的簡単
で計算量も少なく、処理時間も短くて済むという利点が
ある。ところが、この磁気記録媒体測定方法は、表面が
平滑である磁気ディスク３に対しては有効であるが、近
年開発されたデータトラックの分離性を向上させる目的
でデータトラックを凸部、即ちデータトラック間に凹部
（溝）を設けた、いわゆるディスクリート型の磁気ディ
スクに対しては以下の理由で不向きであるという問題が
あった。

【０００８】触針式の表面形状測定装置により、例えば
走査速度ｖ（インチ／秒）でディスクリート型の磁気デ
ィスクの表面を半径方向に走査したとき、図１０に示す
ような磁気ディスクの表面形状を表す表面形状測定デー
タの波形を得ることができる。この波形にはデータトラ
ック間の凹部がトラックピッチ１／ｔ（インチ／トラッ
ク）で表れている。ここで、表面状態が例えば上に凹で
あって曲率半径が例えば２０ｍと分かっている磁気ディ
スクの表面形状を測定し、図１１に示すように、その表
面形状測定データのうち例えば２０．５トラック毎の３
点（サンプル１〜３）間を通る円弧Ｃを導出し、この円
弧Ｃから表面状態及び曲率半径ｒを求めると、表面状態
は上に凸であって曲率半径ｒは６．９ｍとなり、実際と
は大きく異なるものとなる。これは、データトラック間
の凹部が１００ｎｍ以上あるので、磁気ディスクの表面
形状の測定に悪影響を与えるためである。

【０００９】この発明は、以上の点に鑑み、磁気記録媒
体の表面形状を正確に把握することができる磁気記録媒
体測定方法及びその装置を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、この発明に
よれば、データトラックが凸部により形成されている磁
気記録媒体の表面形状を測定する方法において、前記磁
気記録媒体の表面を走査速度ｖ（インチ／秒）で走査し
て表面形状測定データを求め、前記データトラックの密
度をｔ（トラック／インチ）としたとき、ｎ／ｔｖ以上
（ｎは正の整数）の時間区間での最大値を出力するフィ
ルタに前記表面形状測定データを通して代表値データと
し、前記代表値データに基づいて曲率を求めることによ
り達成される。

【００１１】上記構成によれば、フィルタにより表面形
状測定データからデータトラック間の凹部の影響を除去
しているので、磁気記録媒体の表面形状の評価を正確に
行うことができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の好適な実施形態
を添付図を参照しながら詳細に説明する。尚、以下に述
べる実施の形態は、この発明の好適な具体例であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、こ
の発明の範囲は、以下の説明において特にこの発明を限
定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるも
のではない。

【００１３】図１は、この発明の磁気記録媒体測定装置
の実施形態を示す構成図である。この磁気記録媒体測定
装置１０は、接触式又は非接触式の表面粗さ計等の表面
形状測定部１１及びこの表面形状測定部１１からの表面
形状測定データを処理するデータ処理部１２により構成
されている。表面形状測定部１１は、接触式の場合は例
えば触針を磁気ディスク３０の表面に接触させ、半径方
向に走査させて表面形状測定データを得るようになって
いる。また、非接触式の場合は例えばレーザ光を磁気デ
ィスク３０の表面に照射しつつ、半径方向に走査させて
表面形状測定データを得るようになっている。データ処
理部１２は、表面形状測定部１１からの表面形状測定デ
ータを、論理フィルタ１２１に通して磁気ディスク３０
のデータトラック間の凹部の影響を取り除き、代表値デ
ータとして曲率半径計算部１２２に送出して所定数の点
間を通る円弧を導出し、この円弧から表面状態及び曲率
半径を求めるようになっている。

【００１４】ここで、この発明の磁気記録媒体の測定装
置の実施形態で測定される磁気ディスクの構造例を説明
する。図２はその磁気ディスクの平面図、図３（Ａ）は
半径方向の断面構造図、同図（Ｂ）は円周方向の断面構
造図である。この磁気ディスク３０の合成樹脂、ガラ
ス、アルミニウム等より成る基板３１には、凹凸部で成
るデータ記録領域（データゾーン）と制御信号記録領域
（サーボゾーン）とがそれぞれ放射状に形成され、その
表面に磁性膜３２が形成されている。即ち、データゾー
ンには、同心円状であって、データ等を記録するための
データトラックＤＴが凹凸部となるように形成され、隣
接するデータトラックＤＴを区分するためのガードバン
ドＧＢが凹部となるように形成されている。また、サー
ボゾーンには、データトラックＤＴを特定するためのグ
レイコード、サーボクロックを生成する際の基準となる
クロックマーク及び磁気ヘッド８をトラッキング制御す
るためのウォブルドマーク等のサーボパターンＳＰが形
成されており、このサーボパターンＳＰは凸部で形成し
ても良いし、凹部で形成しても良い。

【００１５】上述した論理フィルタ１２１の処理には、
最大値フィルタ処理、最小値フィルタ処理及び中央値フ
ィルタ処理があり、それぞれについて説明する。最大値
フィルタを使用することにより、磁気ディスク３０のデ
ータトラックＤＴ間の凹部（ガードバンドＧＢ）の影響
を取り除くと、その入出力特性は数１で表される。

【数１】 ここで、ｙ（ｋ）は、最大値フィルタの出力系列であっ
て、代表値データとなる。ｘ（ｋ）は、最大値フィルタ
の入力系列であって、表面形状測定部１１からの表面形
状測定データをサンプリングしたデータとなる。ｍａｘ
｛・・・｝は、｛・・・｝内に含まれる系列の中での最
大値を表す。また、Ｍは、最大値を算出するために使用
するサンプル数を表し、表面形状測定データのサンプリ
ング周期をτ、データトラック密度をｔ（トラック／イ
ンチ）、表面形状測定部１１の走査速度をｖ（インチ／
秒）としたとき、Ｍτ≧ｎ／ｔｖとなるように設定す
る。ここで、ｎは、正の整数であり、凹凸の周期の整数
倍となるように計算範囲を指定し、凹凸の１周期以上の
データを測定して最大値を確実に捕らえられるように設
定する。

【００１６】最大値フィルタの出力系列ｙ（ｋ）及び入
力系列ｘ（ｋ）は、例えば図４に示すような波形で表さ
れる。この図から明らかなように、最大値フィルタを使
用することにより、磁気ディスク３０のデータトラック
ＤＴ間の凹部の影響を取り除くことができる。この最大
値フィルタを通過させた後の代表値データのうち、任意
の３点のｘｙ座標を使用して３点間を通る円弧を導出
し、この円弧から表面状態及び曲率半径を求めると、表
面状態は上に凹であって曲率半径は２０．１ｍとなり、
実際の磁気ディスク３０（表面状態は上に凹であって曲
率半径は２０ｍ）と略同等の良好な結果を得ることがで
きる。以上より、表面形状測定データを、ｎ／ｔｖの時
間区間の最大値を逐次出力する最大値フィルタに通すこ
とにより、磁気ディスク３０のデータトラックＤＴ間の
凹部の影響を取り除いた代表値データを得ることができ
る。

【００１７】次に、最小値フィルタを使用することによ
り、磁気ディスク３０のデータトラックＤＴ間の凹部の
影響を取り除くと、その入出力特性は数２で表される。

【数２】 ここで、ｙ（ｋ）は、最小値フィルタの出力系列であっ
て、代表値データとなる。ｘ（ｋ）は、最小値フィルタ
の入力系列であって、表面形状測定部１１からの表面形
状測定データをサンプリングしたデータとなる。ｍｉｎ
｛・・・｝は、｛・・・｝内に含まれる系列の中での最
小値を表す。また、Ｍは、最小値を算出するために使用
するサンプル数を表し、表面形状測定データのサンプリ
ング周期をτ、データトラック密度をｔ（トラック／イ
ンチ）、表面形状測定部１１の走査速度をｖ（インチ／
秒）としたとき、Ｍτ≧ｎ／ｔｖとなるように設定す
る。ここで、ｎは、正の整数であり、凹凸の周期の整数
倍となるように計算範囲を指定し、凹凸の１周期以上の
データを測定して最小値を確実に捕らえられるように設
定する。

【００１８】最小値フィルタの出力系列ｙ（ｋ）及び入
力系列ｘ（ｋ）は、例えば図５に示すような波形で表さ
れる。この図から明らかなように、最小値フィルタを使
用することにより、磁気ディスク３０のデータトラック
ＤＴ間の凹部の影響を取り除くことができる。この最小
値フィルタを通過させた後の代表値データのうち、任意
の３点のｘｙ座標を使用して３点間を通る円弧を導出
し、この円弧から表面状態及び曲率半径を求めると、表
面状態は上に凹であって曲率半径は１８．６ｍとなり、
実際の磁気ディスク３０（表面状態は上に凹であって曲
率半径は２０ｍ）と略同等の良好な結果を得ることがで
きる。以上より、表面形状測定データを、ｎ／ｔｖの時
間区間の最小値を逐次出力する最小値フィルタに通すこ
とにより、磁気ディスク３０のデータトラックＤＴ間の
凹部の影響を取り除いた代表値データを得ることができ
る。

【００１９】最後に、中央値フィルタを使用することに
より、磁気ディスク３０のデータトラックＤＴ間の凹部
の影響を取り除くと、その入出力特性は数３で表され
る。

【数３】 ここで、ｙ（ｋ）は、中央値フィルタの出力系列であっ
て、代表値データとなる。ｘ（ｋ）は、中央値フィルタ
の入力系列であって、表面形状測定部１１からの表面形
状測定データをサンプリングしたデータとなる。ｍｅｄ
｛・・・｝は、｛・・・｝内に含まれる系列の中での中
央値を表す。また、Ｍは、中央値を算出するために使用
するサンプル数を表し、表面形状測定データのサンプリ
ング周期をτ、データトラック密度をｔ（トラック／イ
ンチ）、表面形状測定部１１の走査速度をｖ（インチ／
秒）としたとき、Ｍτ≧ｎ／ｔｖとなるように設定す
る。ここで、ｎは、正の整数であり、凹凸の周期の整数
倍となるように計算範囲を指定する。また、この場合、
凹部と凸部は互いの面積比が１．０であってはならな
い。仮に面積が等しい場合、中央値は凹部と凸部の遷移
部分のサンプル値であることが多く、その値は安定では
ないからである。

【００２０】中央値フィルタの出力系列ｙ（ｋ）及び入
力系列ｘ（ｋ）は、例えば図６に示すような波形で表さ
れる。この図から明らかなように、中央値フィルタを使
用することにより、磁気ディスク３０のデータトラック
ＤＴ間の凹部の影響を取り除くことができる。この中央
値フィルタを通過させた後の代表値データのうち、任意
の３点のｘｙ座標を使用して３点間を通る円弧を導出
し、この円弧から表面状態及び曲率半径を求めると、表
面状態は上に凹であって曲率半径は１９．６ｍとなり、
実際の磁気ディスク３０（表面状態は上に凹であって曲
率半径は２０ｍ）と略同等の良好な結果を得ることがで
きる。以上より、表面形状測定データを、ｎ／ｔｖの時
間区間の中央値を逐次出力する中央値フィルタに通すこ
とにより、磁気ディスク３０のデータトラックＤＴ間の
凹部の影響を取り除いた代表値データを得ることができ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
磁気記録媒体の凹部に左右されずに表面の反りや曲率を
正確に求めることが可能となり、磁気記録媒体の検査精
度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の磁気記録媒体測定装置の実施形態を
示す構成図。

【図２】図１に示す磁気記録媒体測定装置で測定される
磁気ディスクの平面図。

【図３】図１に示す磁気記録媒体測定装置で測定される
磁気ディスクの半径方向の断面構造図及び円周方向の断
面構造図。

【図４】図１に示す磁気記録媒体測定装置の実施形態に
よる最大値フィルタの出力系列ｙ（ｋ）及び入力系列ｘ
（ｋ）の波形図。

【図５】図１に示す磁気記録媒体測定装置の実施形態に
よる最小値フィルタの出力系列ｙ（ｋ）及び入力系列ｘ
（ｋ）の波形図。

【図６】図１に示す磁気記録媒体測定装置の実施形態に
よる中央値フィルタの出力系列ｙ（ｋ）及び入力系列ｘ
（ｋ）の波形図。

【図７】一般的な磁気記録装置の一例を示す斜視図。

【図８】一般的な磁気記録媒体の表面形状の評価を説明
するための図。

【図９】従来の磁気記録媒体測定方法による磁気記録媒
体の表面形状の評価を説明するための図。

【図１０】図２に示す磁気記録媒体の表面形状の測定例
を示す図。

【図１１】従来の磁気記録媒体測定方法による図２に示
す磁気記録媒体の表面形状の評価を説明するための図。

【符号の説明】

１・・・ハードディスク装置、２・・・筐体、３、３０
・・・磁気ディスク、４・・・アーム、４ａ・・・垂直
軸、５・・・ボイスコイル、６・・・ヘッドスライダ、
６ａ・・・レール、６ｂ・・・レール、６ｃ・・・テー
パ部、６ｄ・・・テーパ部、７・・・ボイスコイルモー
タ、７ａ・・・マグネット、７ｂ・・・マグネット、８
・・・磁気ヘッド、９・・・モータ、１０・・・磁気記
録媒体測定装置、１１・・・表面形状測定部、１２・・
・データ処理部、１２１・・・論理フィルタ、１２２・
・・曲率半径計算部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 データトラックが凸部により形成されて
   いる磁気記録媒体の表面形状を測定する方法において、 前記磁気記録媒体の表面を走査速度ｖ（インチ／秒）で
   走査して表面形状測定データを求め、 前記データトラックの密度をｔ（トラック／インチ）と
   したとき、ｎ／ｔｖ以上（ｎは正の整数）の時間区間で
   の最大値を出力するフィルタに前記表面形状測定データ
   を通して代表値データとし、 前記代表値データに基づいて曲率を求めることを特徴と
   する磁気記録媒体測定方法。
2. 【請求項２】 データトラックが凸部により形成されて
   いる磁気記録媒体の表面形状を測定する方法において、 前記磁気記録媒体の表面を走査速度ｖ（インチ／秒）で
   走査して表面形状測定データを求め、 前記データトラックの密度をｔ（トラック／インチ）と
   したとき、ｎ／ｔｖ以上（ｎは正の整数）の時間区間で
   の最小値を出力するフィルタに前記表面形状測定データ
   を通して代表値データとし、 前記代表値データに基づいて曲率を求めることを特徴と
   する磁気記録媒体測定方法。
3. 【請求項３】 データトラックが凸部により形成されて
   いる磁気記録媒体の表面形状を測定する方法において、 前記磁気記録媒体の表面を走査速度ｖ（インチ／秒）で
   走査して表面形状測定データを求め、 前記データトラックの密度をｔ（トラック／インチ）と
   したとき、ｎ／ｔｖ以上（ｎは正の整数）の時間区間で
   の中央値を出力するフィルタに前記表面形状測定データ
   を通して代表値データとし、 前記代表値データに基づいて曲率を求めることを特徴と
   する磁気記録媒体測定方法。
4. 【請求項４】 前記磁気記録媒体の凹凸部の面積比が
   １．０でない請求項３に記載の磁気記録媒体測定方法。
5. 【請求項５】 データトラックが凸部により形成されて
   いる磁気記録媒体の表面形状を測定する装置において、 走査手段により前記磁気記録媒体の表面を走査して表面
   形状測定データを求める表面形状測定部と、 前記表面形状測定部からの表面形状測定データを通して
   凹部の影響を除去した代表値データを導出し、前記代表
   値データに基づいて曲率を求めるデータ処理部とを備え
   たことを特徴とする磁気記録媒体測定装置。