JPS60263381A - 記録デイスクをテストしてその品質を決定する装置 - Google Patents

記録デイスクをテストしてその品質を決定する装置

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JPS60263381A
JPS60263381A JP60030656A JP3065685A JPS60263381A JP S60263381 A JPS60263381 A JP S60263381A JP 60030656 A JP60030656 A JP 60030656A JP 3065685 A JP3065685 A JP 3065685A JP S60263381 A JPS60263381 A JP S60263381A
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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−にの利用分野］ 本発明は回転する記録ディスク及び関連する読取り一書
込みヘッド間の相対運動及び接触を解析する装置、さら
に具体的には回転するディスクとディスクの回転中に読
取り一書込みヘッドがディスクと隣接して空気の薄膜上
に支持される型の記録システムのディスクと読取り一書
込みヘッド間のインタフェイスの特性を解析する装置に
関する。
この様な読取り一書込みヘッドは記録ディスクの表面」
二を、理想的には任意の時刻に記録ディスクと接触する
事なく浮上するものである。
［従来技術］ この型の読取り一書込みヘッドは、ヘッドが隣接して回
転する硬いもしくは可撓性のディスクにデータを書込み
もしくはこれからデータを読取るデータ処理システムに
特定の応用がある。ディスクもしくは読取り一書込みヘ
ッドに対する損傷を防１１−するために、長い間にわた
ってディスクの表面は極めて平らで読取り一書込みヘッ
ドによって接触されがちなこぶ等がない事が必要である
事か認識されている。又読取り一書込みヘッドはディス
ク上を極めて小さな距離、理論的には一定の距離で浮遊
する様に設計されている。読取り一書込みヘッド及びデ
ィスク間の分離は上述の空気の薄膜によって保持される
。浮遊中、ヘッドの下のディスクの形状が変化するので
、ヘッドは連続的振動、縦ゆれ及び横ゆれを受ける。も
しディスクもしくは読取り一書込みヘッドの品質が貧弱
であると、ディスク及び読取り一書込みヘット間に時々
摩擦もしくは鋭い接触が生じ、ヘッドもしくはディスク
に損傷を与え、もしくは価値あるデータを失う。
読取り一書込みヘッド及び記録ディスク間に望ましくな
い接触が生じない事を保証するための種々の試みがある
。記録ディスク及び読取り一書込みヘッドの両方に厳密
な製造上及び品質−にの保証を与えようと試まれだ。例
えば米国特許第３６１４５７９号では、読取り一書込み
ヘラ１へ及び記録ディスク間に厚さが略一定の圧縮空気
薄膜もしく３− は圧縮軸受を発生するための圧電トランスジューサが読
取り一書込みヘッド自体に与えられている。
米国特許第３７１３１３０号に開示された他の方法は読
取り一書込みヘッドにヘッド及び記録ディスク間の衝突
を検出する圧電トランスジューサを取付け、トランスジ
ューサからの出力信号がオペレータに対する警告信号を
発生するのに使用されるものである。米国特許第３８４
２６６３号は構造体の共振及びそのトランスジューサの
共振を解析する複雑な機械のための共振解析システムを
開示している。米国特許第３９０３７３３号は振動をモ
ニタするための圧電装置の使用を示している。
成る有用な情報を与える読取り一書込みヘッドのために
読取り一書込みヘッドの動的パホーマンスをモニタする
磁気抵抗、摩擦電気もしくは容量性トランスジューサの
使用を開示しているが、この様な１−ランスジューサは
どちらかというと信号−雑音比が貧弱で出力中の異なる
現象を区別する事が困難、である。
この様な技術は高品質のディスク及び読取り一−４＝ 書込みヘッドの製造を保証し、この様な装置の使用中に
ヘッドがディスクに接触する機会を最小にするための一
助とはなったが、所与の読取り一書込みヘッド及び所与
の回転する記録ディスク間のインタフェイスを解析し、
読取り一書込みヘッドの移動の動的特性を決定し、記録
ディスクの表面の状態もしくは品質の測定を与える装置
の必要性はたえず存在する。本発明の主題であるこの様
な装置は新品もしくは中古の記録ディスクの品質を決定
し、新品もしくは中古の読取り一書込みヘッドの浮遊中
の性能を測定するのに使用される。
［発明が解決しようとする問題点］ 本発明の目的は品質保証テストもしくは通常の動作中或
いは両方の動作中に、記録ディスク及び読取り一書込み
ヘッド間の接触をモニタし、解析するための改良装置を
与える事にある。
本発明の実施例に従えば、読取り一書込みヘッド及びそ
の関連する支持構造体の共振振動数を広い振動数の範囲
にわたってモニタするのに使用される装置が与えられる
。
本発明の実施例に従えば読取り一書込みヘットの移動を
モニタするのに使用出来る装置が与えられる。
本発明の実施例に従えば、読取り一書込みヘッドの移動
、読取り一書込みヘッド及び記録ディスク間の接触を記
録ディスクの表面の特性の劣化もしくは変動に関連付け
るのに使用される装置が与えられる。
本発明の実施例に従えば、ディスク及び指定された浮遊
高さの上にある読取り一書込みヘッド間の凹凸による接
触の回数、ディスク表面の粗さ及び潤滑剤の均一さを知
る事が望まれている記録ディスクの滑行高さをテストす
るのに使用される装置が与えられる。
本発明の実施例に従えば、読取り一書込みヘッドのため
の支持構造体のジンバルのまわりに突然化ずるトルクが
ヘッドの縦ゆれ及び横ゆれを増大させる場合に、記録デ
ィスク及び読取り一書込み［ヘッドの摩擦力による振動
をテストするための装置が与えられる。
［問題点を解決するための手段］ 広い意味で、本発明に従う装置は記録ディスク及び読取
り一書込みヘッド間のインタフェイスを解析するのに有
用である。トランスジューサが与えられ、ヘッドの機械
的移動を代表する電気信号に変換するのに使用される。
これ等の信号はこれ等の信号をヘッドの剛体の加速度及
びディスクの表面の上のヘッドの移動の粗さを表わすス
ペクトル成分に分離するための装置によって解析される
。
これ等の信号は又ヘッド及びディスク間の接触を表わす
スペクトル成分に分離される。接触を表わすスペクトル
成分の周波数はディスクの表面」二のヘッドの移動を表
わす成分の周波数よりも高い。
本発明の一つの実施例について述べると、記録ディスク
を回転させる装置が与えられる。実際の読取り一書込み
ヘッドであっても良い装置が与えられ、この様なヘッド
の幾何学形状、重さ及び材料の性質をシミュレートする
のに使用される。回転する記録ディスクの表面を横切っ
て予定の位置迄ヘッドを移動させる装置が与えられる。
ヘッド−’／　− 上に取付けられた少なく共一つの圧電トランスジューサ
装置がヘッドの移動によるもしくはヘッドと回転するデ
ィスクとの接触、或はその両方に応答する第１の信号を
発生するのに使用される。トランスジューサ装置からの
信号が選択的にフィルタされ、第１の比較的低周波数範
囲の第２の信号が発生される。この場合第１の信号のス
ペクトル成分はヘッドの剛体の加速度を示す。第３の信
号が又第２の相対的に高周波領域中に発生される。
この場合の第１の信号のスペクトル成分はディスク及び
ヘッド間の接触を示す。最後に、フィルタによって第２
の周波数範囲の下の第３の周波数範囲中に第４の信号が
発生される。この場合の第１の信号のＲＭＳ　（実効値
）スペクトル成分はディスクの表面」二の浮遊状態の粗
さによって示される如きディスクの表面の状態を示す。
好ましい実施例では、ディスクは磁気記録ディスクでヘ
ッドは磁気読取り一書込みヘッドであるが、本発明はヘ
ッドがディスク上を浮遊する型の任意の記録ディスク及
び読取り一書込みヘッドにも適用される。
−８＝ 本発明の好ましい実施例では、ヘラ１へはディスクから
離れて面する外部表面を含む。この表面上には、４つの
圧電トランスジューサが位置付けられ、２つはヘッドに
隣接するディスクの回転中の表面の前縁近くの離れた位
置に存在し、別の２つは回転中の表面の後縁近くの離れ
た位置に存在する。この様な構造にした結果として、動
作中のヘッドの横ゆれ及び縦ゆれを示すヘッドの加速度
が測定される。この測定値は又ディスクのラン・アウト
、ディスクの共振、空気の薄膜の共振等を決定するのに
も使用できる。本発明の他の実施例では、わずか２つの
圧電トランスジューサが、１つは前縁に、一つは後縁に
与えられる。この結果ヘッドの横ゆれを示す加速度が検
出される。いずれの場合にも圧電トランスジューサの第
１の共振周波数は観測される最大周波数より上にある事
が好ましい。
［作用］ 本発明に従い、ヘッドにはトランスジューサが取付けら
れ、ヘッドの運動及び／もしくはデイス夕との接触によ
る信号が与えられるが、この信号が適切なスペクトル成
分の範囲にフィルタされるので、ヘッドの加速、接触、
浮遊の粗さといった異なる事象の区別が可能になる。
［実施例］ 第２図は本発明に使用されるのに特に適した型の読取り
一書込みヘッドの透視図を示している。
一部が示されている通常の支持腕１ｏが通常の磁気ヘッ
ドを支持している。ヘッド１２は、その下側に隣接して
示された矢印の方向にディスクが回転する時に進方向に
当る前縁１４を有する。ヘッド１２の後縁１８には従来
知られたヘッド移動検出装置２０が取付けられていて、
本発明に従うトランスジューサによって発生されるヘッ
ド移動信号と比較する信号を発生するのに使用される。
検出器２０は一般に知られた容量性装置、磁気抵抗装置
もしくは摩擦電気装置でよい。検出器２０からの信号を
取出すために導線２２が与えられている。
本発明に従い、前縁トランスジューサ２４及び後縁トラ
ンスジューサ２６がヘラ１く１２の−に面に結合され、
その動的性能を測定し、隣接して回転するディスクに関
連する情報を与えるのに使用される。トランスジューサ
２４．２６の各々は圧電材料より成る一対の反対極性の
ブロック２８．３０より成る。圧電材料は釦ジルコネー
ト・チタネート（ＰＺＴ）等である。ブロック２８．３
０は中間の負の電極３２によって分離され、これに接着
されている。正の電極３４が各トランスジューサの底面
、一端及び上面に沿って取巻く様に延びている。各トラ
ンスジューサ２４．２６の第１の固有共振振動数は装置
の使用中に観測される最大周波数の十分上になくてはな
らない。トランスジューサはかなり小さく代表的な重さ
は略１．　Ｏｍ　ｇである。例えばブロック２８．３０
は略３．Ｏｍｍの長さ、略１．Ｏｍｍの幅及び略１−．
Ｏｍｍの厚さを有する。電極３２．３４には１対の細い
線３６．３８が取付けられていて、出力信号ｖ１が１〜
ランスジユーサ２４に発生し、出力信号ｖ２が１〜ラン
スジユーサ２６に発生する様になっている。
１１− １乃至５０　ｋ　Ｈｚの範囲のスペクトル成分を有する
信号の場合には、ｖｌは前縁１４の上下の加速度に比例
し、ｖ２は後縁１８の上下の加速度に比例する事が見出
された。従ってｖｌ及びｖ２の和はヘッド１２の正味の
上下の加速度に比例する。
又ｖ１及びｖ２の差は下の記録ディスクの表面に沿って
ヘッド１２が浮遊する時のヘッド１２の縦ゆれに比例す
る。上述の周波数の範囲における信号の成分は又ディス
クのラン・アウト、種々のディスクの共振及び空気軸受
の共振を測定する様に工夫出来る。
本発明に従って、トランスジューサ２４もしくはトラン
スジューサ２６の出力はフィルタされて２００乃至３０
０　ｋ　Ｈｚのスペクトル成分を得る事が出来る。この
範囲では隣接する記録ディスクとの鋭い接触がヘッド及
びその支持構造体の取付は後の共振振動数のあたりでベ
ル・モードの振動を生ずる。その軌跡は第２Ａ図に示さ
れている。
所与の半径方向のヘッド位置での所与の周波数における
この様な過度応答の回数は鋭い接触の回数＝１２− に等しい。この回数はディスクの品質を示し、又ヘッド
の滑行高さのテストに使用出来る。
他方、トランスジューサ２４もしくは２６からの出力を
フィルタして１００乃至２００　ｋ　Ｈｚの範囲のスペ
クトル成分を得る時は、この範囲で粗いもしくは消耗し
たディスクからの信号は（新らしいディスクに関連して
）第３Ａ図に示された型の鋭い接触の場合と時間的に離
れた点で、第３Ｂ図に示された様にＲＭＳ　（実効値）
もしくはベース線レベルが増大している。このＲＭＳレ
ベルはヘッド及びディスク間にしばしば生ずる低レベル
の接触即ち引きずりを示している。ディスクのＲＭＳレ
ベルの大きさはディスク自体の粗さ及び損耗の程度とい
った表面条件と関連付けられる。所与のディスクのＲＭ
Ｓレベルが増大すると、所与の型のディスクに対して蓄
積された実験データに基づいて、ディスクの損耗時間及
びヘッドの衝突の可能性が予測出来る。潤滑剤は粗さを
平坦にし、ヘッドの汚染物をすくい上げる傾向があるの
で、新らしいディスクのＲＭＳレベルの大きさはデイス
フ−にの潤滑剤の不十分さに関連付けられる。
第３Ｂ図に示されているＲＭＳ信号はいくつかの現像に
よって生ずるが、少なくとも低振幅から中庸の振幅のＲ
ＭＳは離散的接触とは関連付けられない。極めて高いＲ
ＭＳレベルはヘッド１２の長さ以下の間隔の多くの接触
から生ずる。ＲＭＳが増大する一つの原因はディスクか
ら前縁１４上に拾い上げられる潤滑剤である。潤滑剤が
すくい」二げられる事によって空気軸受表面がそこなわ
れ、不安定及び過激な振動の原因となる。ヘッド１２の
板の共振はこの型の問題の敏感な表示である。
第４図は４つの圧電１〜ランスジユーサを使用する本発
明の好ましい構造のヘッド１２の平面図を示す。前縁１
４にはトランスジューサ４０．４２がヘッド１２の対向
する隅に位置付けられている。
他方後縁１８には対向する隅にトランスジューサ４４．
４６が位置付けられている。この様なトランスジューサ
の各々は第３図に示されたトランス［ジューサ２４．２
６と基本的構造は同じであるが、長さ、幅及び厚さは小
さく、すべて約１．０ｍｍであり、重さは３．０ｍｇで
ある。前縁の１−ランスジューサ４０．４２の出力電圧
はｖｌ及びｖ３で。
後縁のトランスジューサ４４．４６からの出力電圧はｖ
２及びｖ４で表わされている。出力電圧をフィルタして
、１乃至５０　ｋ　Ｈｚの範囲のスペクトル成分を得た
場合の、ヘッド１２の正味の上下の加速度は次の式で決
定される。
Ａ＝Ｋａ　［（Ｖｌ、＋Ｖ３）＋　（Ｖ２＋Ｖ４．）］
（１） ここでＫａは定数である。このＡは空気軸受及びディス
クのランアウトの指標である。ヘッド１２の縦ゆれＰは
次の式で決定される。
Ｐ＝Ｋｐ　［（Ｖ１＋Ｖ３）−（Ｖ２＋Ｖ４．）］（２
） ここでＫｐは定数である。最後に、ヘッド１２の横ゆれ
Ｒは次の式で決定される。
１５− Ｒ＝Ｋｒ　［（Ｖ１＋Ｖ２）　（Ｖ３ｊＶ３）］（３） ここでＫｒは定数である。各トランスジューサからの出
力信号を個別に調べる事によってどのモードが縦ゆれ、
横ゆれ及び垂直加速に帰因するかを決定する事が出来、
解析用モデルとの比較のためのデータを得る事が出来る
。
２００乃至３００　ｋ　Ｈｚ範囲においては、トランス
ジューサ４０乃至４６の任意の一つからの出力は第３Ａ
図に示された型のベル・モードの振動によって示される
様にヘッド及びディスク間の鋭い接触の発生をモニタす
るのに使用される。又１００乃至２００　ｋ　Ｈｚの範
囲では、トランスジューサ４０乃至４６の任意の一つか
らの出力信号を使用して第３Ｂ図に示した種類のベース
線即ちＲＭＳ信号を得て、ディスクの表面上の読取り書
込みヘッドの浮遊の粗さの表示が与えられる。
第５Ａ図及び第５Ｂ図は第１図及び第２図の実施例に使
用出来る適切なトランスジューサの概略１６− 形を示している。単一形体のＰＺＴｌ−ランスジューサ
４８は一対の電極５０．５２を有し、２形体のＰｚＴト
ランスジューサ５４は一対の電極５６．５８を有し、ヘ
ッド１２の移動及びたわみを−に述の通り測定する事が
出来る。第１図は本発明に従う特に有用な計算機制御シ
ステムの概略図である。
一般に知られている型の堅いもしくは可撓性ディスクで
ある記録ディスク６０はディスク駆動装置６２によって
回転される様に支持されている。ステップ・モータ６４
が支持腕１０及び読取り一書込みヘッド１２を移動させ
、ディスク、そのヘッドとのインタフェイス及びヘッド
の特性を示すデータを得る様になっている。トランスジ
ューサ２４．２６もしくは４０乃至４６（第２図もしく
は第４図）からの出力信号は線３６．３８を介して個別
に増幅率７０の適切な前置増幅器６８に通過してその後
帯域フィルタ７０．７２及び７４に通過し、夫々Ｏ−５
０ｋ　Ｈｚ、１．０Ｏ−２００ｋＨｚ及び２００　３０
０ｋＨｚの範囲のスペクトル成分が得られる。フィルタ
７０．７２及び７４の出力は通常ディジタル・オッシロ
スコープ７６に向い、ここでアナログ信号がディジタル
形に変換されて表示される。比較の目的のために、適切
な信号増幅兼平滑回路７８が使用されヘッド移動検出器
２０からの出力信号を調節して、オツシロスコープ７６
によって同時に並列的に表示される様になっている。本
発明の他の応用では、装置は手で制御され、フィルタ７
０乃至７４の出力が記録計もしくはオツシロスコープに
接続出来、ディスク６０」二のヘッド１２の各々の半径
位置で直接視覚的解析を行う事が出来る。帯域フィルタ
を使用する以外に、フーリエ解析を使用して圧電トラン
スジューサからの信号の所望のスペクトル成分を発生す
る事が出来る。
しかしながら、好ましい実施例では各周波数範囲中の信
号は適切なケーブル８０を介して個別に汎用ディジタル
計算機８２に送られて、ここでこれ等の信号中の情報は
さらに処理されて、印刷袋装 置８４上に表示され、記憶装置８６中に記憶される。デ
ィスク上の異なる半径位置のヘッド１２及び記録ディス
ク６０間のインタフェイスの解析を行うために、ディス
ク駆動装置８２及びステップモータ６４は計算機８２に
よって与えられる適切な導線８８及び９０上の信号によ
って制御される。
［発明の効果］ 本発明に従いヘッドもしくはそれをシミュレートするた
めの装置には少なく共１個のトランスジューサが与えら
れヘッドの移動もしくはディスクとの接触によって信号
が発生されるが、この信号をフィルタする事によって得
られるスペクトル成分が存在する周波数の範囲に従って
、製造テスト時もしくは通常の動作中に、 （１）ディスク及びヘッド間の接触回数をモニタする事
、 （２）ヘッド組立体の共振周波数をモニタする事、（３
）ヘッドの移動をモニタする事、 （４）ディスクの表面の特性の劣化もしくは変化をモニ
タする事、 （５）ヘッドの滑行高さのテスト及びディスクの表面の
粗さ及び潤滑剤の均一性を知る事、１９− （６）ヘッド及びディスク間の摩擦力による振動をテス
トする事等が出来る。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に従い、読取り一書込みヘッド及び記録
ディスク間のインタフェイスを解析するための計算機制
御システムの概略図を示す。第２図は本発明に従い、前
縁及び後縁上に圧電トランスジューサを有する読取り一
書込みヘッドの透視図である。第３Ａ図は第２図に示さ
れた圧電トランスジューサの出力信号の高周波のスペク
トル成分の軌跡を示した図である。第３Ｂ図は読取り一
書込みヘッド及びディスク間にしばしば生ずる低レベル
の接触もしくはディスクの表面の粗さによって生ずる幾
分低い周波数のＲＭＳ信号の軌跡を示した図である。第
４図は前縁及び後縁の各々に一対の圧電トランスジュー
サを含む、本発明に従う読取り一書込みヘッドの好まし
い実施例の概略的平面図を示す。第５Ａ図は本発明にと
って有用な圧電トランスジューサの互換型を示す。第５
Ｂ図は本発明にとって有用な圧電トランスジューサ２０
− の別の互換型を示す。 １０・・・・支持腕、１２・・・・ヘッド、１４・・・
・ヘッドの前縁、１８・・・・ヘッドの後縁、２０・・
・・ヘッド移動検出器、２４・・・・前縁トランスジュ
ーサ、２６・・・・後縁トランスジューサ、６０・・・
・ディスク、６２・・・・ディスク駆動装置、６４°°
・°ステップ・モータ、６８・・・・前置増幅器、７０
．７２．７４・・・・帯域フィルタ、７６・・・・ディ
ジタル・オツシロスコープ、７８・・・・増幅兼平滑回
路、８２・・・・計算器、８４・・・・印刷装置、８６
・・・・記憶装置。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　岡　１）　次　生 （外１名） 各ｊしいヘッドの平面図 第４図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 記録ディスクを回転させる装置と、 読取り一書込みヘッドの幾何学形状、重さ及び材料をシ
    ミュレートする装置と、 上記ディスクが上記回転させる装置上で回転していて、
    これによって上記シミュレートする装置が上記ディスク
    の表面から特定の浮上高さに間隔を隔てている状態で上
    記シミュレートする装置を上記ディスクの表面を横切っ
    て予じめ選択した位置に移動する装置と、 上記シミュレートする装置上に取付けられていて、該シ
    ミュレートする装置が回転するディスクに相対的に移動
    する事もしくは接触する事或いはその両方によって起る
    、上記シミュレートする装置の加速もしくはたわみ或い
    はその両方に応答して第１の信号を発生する圧電トラン
    スジューサ装置と、 上記第１の信号を選択的にフィルタして個々の′ヘッド
    及びトランスジューサ組立体の幾何学形によって決まる
    諸層波数範囲に分けて、 第１の周波数範囲中にあって上記シミュレ−１〜する装
    置の剛体の加速度を示す第２の信号を発生し、 上記ディスク及び上記シミュレ−１〜する装置間の接触
    を示す高い周波数の第２の周波数範囲の第３の信号を発
    生し、 上記第１の信号のスペクトル成分の実効値が上記ディス
    クの表面上の上記シミュレートする装置の浮上量の粗さ
    を示す第４の信号を上記第１及び第２の周波数範囲の間
    にある第３の周波数範囲中に発生するため上記トランス
    ジューサ装置に接続された装置と、 より成る記録ディスクをテストしてその品質を決定する
    装置。
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