JPS63149508A

JPS63149508A - ヘツド浮上すきま測定装置

Info

Publication number: JPS63149508A
Application number: JP29626686A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Koshimoto; 越本　泰弘; Tetsuo Mikazuki; 哲郎三日月; Junichi Kishigami; 順一岸上; Toshibumi Okubo; 俊文大久保
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1986-12-12
Filing date: 1986-12-12
Publication date: 1988-06-22

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）本発明は、磁気ディスク用浮動ヘッドの浮上すきまの測
定装置に関するものである。

（従来の技術とその問題点）従来、磁気ディスク用の浮動ヘッドではその浮上すきま
をチェックするため、該浮動ヘッドを透明なガラス円板
などの上で浮上させ、白色干渉による干渉色彩を観察す
ることで行っていた（　Ｃ，Ｌｉｎ　ａｎｄ　Ｒ，Ｐ、
５ｕｌｌｉｖａｎ、”Ａｎ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　
ｏｆ’ソ旧ｔｅＬｉｇｈｔ　Ｉｎｔｅｒｒｅｒｏｍｅｔ
ｒｙ　ｉｎ　Ｔｈ１ｎ　Ｆｉｌｍ　Ｍｅａｓｕｒｅｍｅ
ｎｔｓ”ｌＢＭ　Ｊ、ＲＥＳ、Ｄｅｖｅｒｏｐ、Ｖｏｌ
ｌＢ　、ｐ２６９（１９７２））　、この方法は通常の
顕微鏡で浮動ヘッドの浮上状態を観察し、別途形成した
基準の色彩−すきま構成表と比較することにより浮上す
きまを評価するため、簡便でかつ短時間に測定できる反
面、すきまが０゜３μｍ以下となる領域では色彩判別精
度が低下する欠点があった。このため、低浮上すきま領
域では単色光による光干渉強度測定法が用いられる（Ｊ
、Ｍ、Ｐｌｅｉｓｃｈｅｒ　ａｎｄ　Ｃ，Ｌｉｎ、Ｉｎ
ｒｒａｒｅｄ　Ｌａ５ｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆ’ｅｒｏｍｅ
ｔｅｒ　ｆ’ｏｒ　　Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ　Ａｉｒ−Ｂ
ｅａｒｉｎｇ　５ｅｐａｒａｔ　ｔｏｎ″ＩＢＭ　Ｊ、
Ｒｃｓ、Ｄｅｖｃｒｏｐ、ＶｏｌｌＢ、ｐ　５２９（１
９７４）　）。

これは、単一波長（λ）での光干渉強度がＳ　（λ）−
Ｓ、＋３２−ｓ、−・Ｓ２ｘｅｏｓ（４π〒）・・・（
１）ただしＳＬ　−３ｏ　ＸＮｌＮ１：透明円板の反射率Ｓ２−　（ＳＯ−３ｌ　）ｘＮ２Ｎ２：ヘッド浮上面の反射率ＳＯ：入射光強度で表わせるから、単一波長光源（たとえばレーザーなど
）を用い、光の強度から浮上すきまを計算する方法と、
可変波長光源（たとえばモノクロメータ−など）を用い
、光強度が最大または最小となる波長を見つけて浮上す
きまを計算する方法とが用いられている（丸山「波長ス
キャン方式を用いたスペーシング測定装置」　昭和６０
年度通信学会部門全国大会　Ｎ０５８．１９８５　）。

しかし、前者は単一の波長を用いる結果、測定感度が極
端に低下する領域（ｄｍｍλ／４．ｍ；正整数）がすき
まの大きさに対し周期的にあって、測定器として一般的
には使えないこと、後者は波長をスキャンするために回
折格子などを機械的に動かすため、数十秒から数分にわ
たる時間を要する欠点があった。このため、例えば起動
時あるいは停止時のような、連続的に周速が変化し、そ
れに連れて浮動ヘッドの浮上すきまも変化するような動
的な観測が不可能であった。また、いずれにしてもヘッ
ドの設定状態を観察するために、別途白色干渉で浮上状
態を観測するための顕微鏡が必要であり、測定系が重く
かつ大きくなる欠点があった。通常、浮上測定は水平に
配置した回転円板の下に浮動ヘッドを配し、上方から観
測するため、測定系がオーバーハングする形となり、測
定系の重量が重いことは、振動による測定誤差の増大を
もたらすために、軽量化が必要であるが、従来の単波長
干渉による方法では困難であった。

本発明の目的は、コンパクトな構成で、浮動ヘッドの微
小浮上すきまを高精度に、かつ短時間にＭ１定すること
ができるヘッド浮上すきま測定装置を提供することにあ
る。

（問題点を解決するための手段）本発明は上記の目的を達成するため、回転する透明な円
板の一の面に浮動ヘッドを配し、該円板の他の面に近接
して金属顕微鏡を備えたヘッド浮動すきま測定装置にお
いて、前記金属顕微鏡の照明系の一部に光学的に透明な
窓を設けた単色フィルタを介在させるとともに、前記金
属顕微鏡の結像系に配設さ恥％一の分光器により分光さ
れた一部の光が結像される結像位置に分光器を配置し、
該分光器からの光を受光する一次元受光素子を設けたこ
とを特徴とする。

（作用）前記構成によれば、照明系に配設された単色フィルタの
窓を透過し、浮動ヘッドの一部位をスポット照明すると
ともに、残りの光は単色フィルタを透過し、同様に浮動
ヘッドの全体を照明することにより、接眼レンズを通し
て浮動ヘッドの全体像を観察できる。また結像系の結像
位置に配設された分光器により分光することにより受光
素子に単色で照射できる。

（実施例）物レンズ、４は結像レンズ、５は接眼レンズ、６は分光
プリズム、７は支持鏡筒、８は分光プリズム、９はアパ
ーチャ、１０は収束レンズ、１１は一次元受光素子、１
２は集光レンズ、１３は単色フィルタ、１４は収束レン
ズ、２０は駆動軸によって回転される透明な円板、２１
は円板２０の下に配設された浮動ヘッド、２２は該浮動
ヘッドを支持するジンバルバネを示す。前述の構成部分
１から７にて通常の金属顕微鏡が構成されており、該顕
微鏡は前記円板の上面側の前記浮動ヘッドと対向する位
置に配設されている。前記分光プリズム８はアパーチャ
９の外に設定された前記金属顕微鏡の結像系の結像位置
に配設され、また−次元設される。また前記単色フィル
タ１３は前記金属顕微鏡の照明系である前記集光レンズ
１２と前記収束レンズ１４との間の一部に配設される。

回転する円板２０上で浮上する浮動ヘッド２１の浮上状
態は、対物レンズ３、円板２０を通して白色光源１によ
り照明され、反射像が接眼レンズ５で観測できると共に
、結像レンズ４を通して結像位置に結像される。該結像
は結像位置に配置した分光プリズム８で分光されたのち
、収束レンズ１０で再度結像され、−次元受光素子１１
で検出される。分光プリズム８と収束レンズ１０の位置
関係は当然逆でもよい。

通常の照明系は、視野全体が均一に照らされるようにな
っているため、目的とする部分のみを白色光で照明する
必要がある。通常、この目的のために照明系に視野絞り
を設けるが、視野絞りを用いた場合には全体観測が不可
能となる。そこで、本発明では一部に光学的に透明な窓
（例えば穴）を設けた単色フィルタ（例えば５５０ｎｍ
透過フィルタ）１３を用い、窓に相当する位置のみを白
色照明できるようにすれば、目視で全体像の観測をしつ
つ分光することが出来る。すなわち、単色フィルタ１３
の像を被観測体である浮動ヘッド２１上に投影すること
により、目視観測される全体像は、単色で照明され、浮
上ヘッド２１と円板２１とのすきまに対応して単色干渉
の濃淡が観測され、かつ目的とする部分のみが白色のス
ポット照明される形となるから、計測場所の確認も容易
である。分光された結果は第２図に示すように単色のス
ペクトル部分（この例では５５０ｎｍ）が強く出てくる
が、予測できる波長のみであることから、測定結果から
除去して考えればよく、問題はない。単色フィルタ１３
は多層誘電膜の一般的なもので十分である。

分光プリズム８の大きさは、例えば目的とする計１１１
１領域を０．０１ｍｍ、顕微鏡倍率を１００倍とすると
、実像の大きさは１ｍｍとなり、それより少し大きい程
度、例えば１．５ｍｍ程度で有ればよく、対物レンズ３
や、支持鏡筒７の重量に比べ無視できる重さである。支
持鏡筒７内で発生する迷光を阻止する程度の開口を持つ
アパーチャ９を通過した光は白色光源１から出た光のう
ち、特定の波長（λ−ｄ）がヘッドスライダ面と透明円
板２０面との間の多重干渉により強調されているため、
式（１）と同じスペクトル強度分布になる。

すなわち、波長λがλ−４ｄ／ｍの関係で極値を取るこ
とから、目的とする位置のスペクトル強度が最大または
最小となる波長を見つけることで浮上すきまが評価でき
る。

光が分光プリズム８を通過すると、該先は分光プリズム
８を通過する波長により空間的に分光されるから、これ
を−次元受光素子１１で受けると一度に光のスペクトル
強度分布が電気的に検出できる。−次元受光素子１１に
はフォトダイオードアレイや一次元ＣＯＤが使えるが、
例えば一般的な５１２素子、クロック４　Ｍ　ＨｚのＣ
ＯＤを用いた場合には８ＫＨｚの繰り返しでスペクトル
強度分布が測定できることになり、最大または最小の波
長を見つけることは極めて容易である。このときの計測
波長範囲を例えば０．２５μｍから０゜７５μｍとする
と、観測可能すきま範囲は最小０゜０６２５μｍでかつ
分解能は５オングストロームとなり、精度も十分高い。

１回の測定が極めて短時間に行えることから、起動およ
び停止のような動的測定はもちろん、１回転中でのすき
ま変動も本方式では可能であり、ディスク振動の影響な
どの研究にもそのまま使えるなど、適用範囲が広い。

前述したように、本発明では照明系・対物接眼系は従来
の白色干渉法で用いられていた顕微鏡光学系と同じ構成
であるから、浮動ヘッド全体を目視観測することはもち
ろん可能であり、浮動ヘッドの設定チェックのための新
たな光学系はいっさい必要としない。このため、重量増
は殆どないから、新たな振動対策も必要としない。

ここでは分光プリズム８と収束レンズ１０を用いて説明
したが、これらの代わりに例えば第３図に示すような、
プリズム作用とレンズ作用を兼ねる収束プリズム３０を
用いても良い。この様なプリズムはプラスチックの射出
整形で簡単に得られることは周知である。また、プリズ
ムでは極短波長または長波長領域では材質の透過率が悪
くなる場合があるが、その場合には分光特性の平坦な回
折格子を用い、第４図に示すような、集光を兼ねること
が出来る凹面回折格子４０を用いてももちろん良い。こ
の場合、分光効率をよくするためには大型の回折格子が
必要となるため、Ｍ１定系がやや大きくなるが、構造は
簡単である。

また、ここでは単色フィルタによるスペクトルをデータ
より差し引くことで計測することを説明したが、この差
引は計算上で行ってもよいし、電気的に行ってもよく、
また、分光系に上記単色フィルタの補色フィルタを挿入
して補正することもちろん可能である。

（発明の効果）以上説明したように、本発明によれば、回転する透明な
円板の一の面に浮動ヘッドを配し、該円板の他の面に近
接して金属顕微鏡を備えたヘッド浮動すきま測定装置に
おいで、前記金属顕微鏡の照明系の一部に光学的に透明
な窓を設けた単色フィルタを介在させるとともに、前記
金属顕微鏡の〔− 結像系に配設さｉ一の分光器により分光された一部の光
が結像される結像位置に第二の分光器を配置し、該第二
の分光器からの光を受光する一次元受光素子を設けたの
で、高速・高精度の測定系が小型・軽口に構成でき、従
来の単色光源を用いる場合に問題となった測定系の振動
による精度低下の心配もない。また、白色干渉ａｌｌＪ
定と光学系を共用することから、操作性もよく、安価に
構成できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による浮上すきま測定装置の原理構成図
、第２図は測定結果の電気出力例、第３図は収束プリズ
ムを用いたときの分光部の他の構成図、第４図は凹面回
折格子を用いたときの分光部の構成図を示す。１・・・白色光源、２・・・ハーフミラ−１３・・・対
物レンズ、４・・・結像レンズ、５・・・接眼レンズ、
６・・・分光プリズム、７・・・支持鏡筒、８・・・分
光プリズム、９・・・アパーチャ、１０・・・収束レン
ズ、１１・・・−次元受光素子、１２・・・集光レンズ
、１３・・・単色フィルタ、１４・・・収束レンズ、２
０・・・透明円板、２１・・・浮動ヘッド、３０・・・
収束プリズム、４０・・・凹面回折格子、矢印は光の進
行を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

回転する透明な円板の一の面に浮動ヘッドを配し、該円
板の他の面に近接して金属顕微鏡を備えたヘッド浮動す
きま測定装置において、前記金属顕微鏡の照明系の一部
に光学的に透明な窓を設けた単色フィルタを介在させる
とともに、前記金属顕微鏡の結像系に配設された第一の
分光器により分光された一部の光が結像される結像位置
に第二の分光器を配置し、該第二の分光器からの光を受
光する一次元受光素子を設けたことを特徴とするヘッド
浮動すきま測定装置。