(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の回転軸及び第２の回転軸の相対的な傾きを測定する回転軸の傾き測定方法であって、
前記第２の回転軸を中心に回転可能に取り付けられた距離測定手段を第１の位置に配置するステップと、
前記第１の回転軸に直交するように取り付けられた平板を前記第１の回転軸を中心に回転させながら、前記第１の位置にある前記距離測定手段により前記平板と前記距離測定手段の間の距離を測定し、得られた測定距離の最大値と最小値の平均値を求める第１の測定ステップと、
前記距離測定手段を前記第２の回転軸を中心に回転させて前記第１の位置とは異なる第２の位置に配置するステップと、
前記平板を前記第１の回転軸を中心に回転させながら、前記第２の位置にある前記測定手段により前記平板と前記距離測定手段との間の距離を測定し、得られた測定距離の最大値と最小値の平均値を求める第２の測定ステップと、
前記第１と第２の測定ステップでそれぞれ得られた平均値と、前記第１と第２の位置の間の距離とに基づいて、前記第１の回転軸に対する前記第２の回転軸の傾き量を算出するステップとを有することを特徴とする回転軸の傾き測定方法。
【請求項２】
複数の前記距離測定手段を用いて、前記第１の回転軸に対する前記第２の回転軸の傾き量及び傾き方向を求めることを特徴とする請求項１に載の回転軸の傾き測定方法。
【請求項３】
前記距離測定手段を非接触型の変位計としたことを特徴とする請求項１に記載の回転軸の傾き測定方法。
【請求項４】
前記変位計を静電容量変位計としたことを特徴とする請求項３に記載の回転軸の傾き測定方法。
【請求項５】
前記変位計をレーザー光を使用した光学的変位計としたことを特徴とする請求項３に記載の回転軸の傾き測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク及び磁気ヘッドの精密検査装置に使用する回転軸の傾き測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は磁気記録再生装置に使用する従来例の磁気ヘッドの検査装置の斜視図を示す。装置全体の基礎となるベースプレート１上にチルトステージ２が固定され、チルトステージ２上に移動可能に第１の移動ステージ３が保持されている。第１の移動ステージ３上には第２の移動ステージ４が移動可能に載置されており、第２の移動ステージ４の中央部に微小回転位置決めを行うロータリポジショナ５が固定され、ロータリポジショナ５には被検査物である磁気ヘッド６を保持するヘッドフィクスチャ７が取り付けられている。
【０００３】
また、ベースプレート１の上部に水平なプレート８を設けたコラム９が固定され、プレート８の略中央にスピンドルモータ１０が取り付けられている。そして、スピンドルモータ１０の下方に延びる回転軸の先端には、基準板となる磁気ディスク１１が固定されている。チルトステージ２には３個所に調整ねじ１２と固定ねじ１３が設けられており、ベースプレート１に対し３点の位置で高さを調節し、傾きを調整することができるようになっている。
【０００４】
このような構成により、第１及び第２の移動ステージ２、３を移動して、スピンドルモータ１０の回転軸芯と磁気ヘッド６の回転軸芯の相対位置関係を所望の位置関係にすることができる。そして、ロータリポジショナ５によって、磁気ヘッド６を磁気ディスク１１上の所望半径位置に位置決めする。
【０００５】
近年の磁気ディスク１１の記憶容量の増加に伴い、磁気ヘッド６の浮上量が低下しており、浮上量を安定させるために、磁気ヘッド６の移動軌跡と磁気ディスク１１との平行度の向上が要求されている。従って、検査装置においてもスピンドルモータ１０の回転軸とロータリポジショナ５の回転軸の平行度を高め、磁気ヘッド６の移動軌跡と磁気ディスク１１の記録再生面との平行度を厳しくする必要があり、この２軸の正確な傾き調整作業が重要となっている。
【０００６】
図１１、図１２は平行調整のための傾き量測定時の検査装置の側面図を示している。検査装置にレーザー光源１４、ピンホール１５ａを有するターゲット板１５、反射ミラー１６をセットし、スピンドルモータ１０に平板ガラスから成る治具ガラスディスク１７を取り付け、ロータリポジショナ５にも治具のハブ１８と共に治具ガラスディスク１９を取り付ける。
【０００７】
外部のレーザー光源１４から出射されて、ターゲット板１５のピンホール１５ａを通ったレーザー光線Liが、治具ガラスディスク１７に直角に当たってターゲット板１５のピンホール１５ａに戻ってくるように、反射ミラー１６の角度を調節して基準光軸を調整する。このとき、スピンドルモータ１０のハブの機械精度に起因する治具ガラスディスク１７の傾きの影響を排除するために、治具ガラスディスク１７を回転させながら調整を行う。治具ガラスディスク１７が傾いていると面振れが発生して、反射光Lrは治具ガラスディスク１７の回転に同期してターゲット板１５に円を描くように回転する。この円の中心を面振れのない仮想ディスク平面からの反射光として使用する。
【０００８】
次に、図１２に示すようにスピンドルモータ１０の治具ガラスディスク１７を取り外し、ロータリポジショナ５に取り付けた治具ガラスディスク１９へレーザー光線Liを投影する。このとき、ロータリポジショナ５の回転軸がスピンドルモータ１０の回転軸に対して傾いていると、治具ガラスディスク１９からの反射光Lrはピンホール１５ａの位置から外れた位置に戻ってくる。なお、この場合も治具ガラスディスク１９の面振れの影響を排除するために、治具ガラスディスク１９を回転させながら、ターゲット板１５上でその回転に同期して図１３に示すような反射光Lrの円の中心を観測する。そして、図１４、図１５に示すように、この円の中心がピンホール１５ａの位置にくるようにチルトステージ２の傾き調整を行う。
【０００９】
以上のような調整には、チルトステージ２を３個所において高さ調整する傾き調整機構を使用している。３個所の高さ調整ねじ１２を調節することにより、反射光Lrの円の中心がピンホール１５ａに一致するように調整してゆき、一致したら固定用ねじ１３を締込んでチルトステージ２を固定する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述の従来例においては、測定感度を向上して高精度な傾き測定を行うためには、光路長を長く取る必要があり、測定系に非常に大きなスペースが必要となり、装置の設置先で傾き測定するのは設備的に困難である。例えば、反射光Lrの位置読み取り分解能Δｒを０．５ｍｍとしたときに、傾き測定分解能θを２０角度秒（≒０．０００１ｒａｄ）とするためには、Ｌ＝Δｒ／（２θ）≒２．５（ｍ）の片道の光路長を確保する必要がある。また、レーザー光源１４から測定物までの間を除振台等の同じ安定したベースの上に設置しないと、振動などにより反射光Lrが揺れたり光軸がずれ易くなり、測定誤差を生ずる原因となる。
【００１１】
本発明の目的は、上述の問題点を解消し、小スペースで簡便に２つの回転軸の傾き測定を行う回転軸の傾き測定方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明に係る回転軸の傾き測定方法は、第１の回転軸及び第２の回転軸の相対的な傾きを測定する回転軸の傾き測定方法であって、前記第２の回転軸を中心に回転可能に取り付けられた距離測定手段を第１の位置に配置するステップと、前記第１の回転軸に直交するように取り付けられた平板を前記第１の回転軸を中心に回転させながら、前記第１の位置にある前記距離測定手段により前記平板と前記距離測定手段の間の距離を測定し、得られた測定距離の最大値と最小値の平均値を求める第１の測定ステップと、前記距離測定手段を前記第２の回転軸を中心に回転させて前記第１の位置とは異なる第２の位置に配置するステップと、前記第２の位置にある前記平板を前記第１の回転軸を中心に回転させながら、前記測定手段により前記平板と前記距離測定手段との間の距離を測定し、得られた測定距離の最大値と最小値の平均値を求める第２の測定ステップと、前記第１と第２の測定ステップでそれぞれ得られた平均値と、前記第１と第２の位置の間の距離とに基づいて、前記第１の回転軸に対する前記第２の回転軸の傾き量を算出するステップとを有することを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明を図１〜図９に図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は実施例の斜視図、図２は正面図を示し、回転軸の平行度の測定及び調整を行う磁気ヘッド検査装置である。装置全体の基礎となるベースプレート３０上にチルトステージ３１が固定され、チルトステージ３１上にはＸ方向に移動可能なＸステージ３２が保持されている。更に、Ｘステージ３２上には、Ｘステージ３２の移動方向と直交するＹ方向に移動可能なＹステージ３３が載置され、Ｙステージ３３の略中央部には、微小回転位置決めを行うロータリポジショナ３４が取り付けられている。そして、ロータリポジショナ３４には、被検査物である磁気ヘッド３５を取り付けるヘッドフィクスチュア３６が固定されている。
【００１６】
また、ベースプレート３０の上面端部には、上部に水平なプレート３７を有するコラム３８が設けられており、プレート３７の略中央にＸステージ３２及びＹステージ３３の移動方向と直交する回転軸を有するスピンドルモータ３９が取り付けられている。そして、スピンドルモータ３９の下方に延びる回転軸の先端には、平行度測定の基準板となる信号を読み書きするディスク４０が固定されている。
【００１７】
図２に示すように、チルトステージ３１には部分球面４２が取り付けられ、そしてベースプレート３０には球面受け座４３が固定されており、チルトステージ３１はこれらを介してベースプレート３０に傾き調整可能に支持されている。また、ベースプレート３０にはチルトステージ３１を調整するための調整ねじ４４、固定するための固定ねじ４５、及び調整時に部分球面４２が球面受け座４３から浮き上がらないように押し付ける付勢ばね４６が設けられている。
【００１８】
このような構成により、Ｘステージ３２及びＹステージ３３の移動により、スピンドルモータ３９の回転軸芯と磁気ヘッド３５の回転軸芯の相対位置関係を所望の位置関係に調整する。そして、ロータリポジショナ３４により磁気ヘッド３５を、スピンドルモータ３９上のディスク４０の所望の半径位置において微少送り動作して、信号を読み書きして磁気ヘッド３５の特性を評価する。
【００１９】
図３は磁気ヘッド検査装置の２つの回転軸の傾き測定及び調整方法を行う際の正面図を示し、スピンドルモータ３９とロータリポジショナ３４の２つの回転軸の傾き調整をする場合には、基準板となる治具ディスク４７をスピンドルモータ３９に取り付け、ロータリポジショナ３４の回転軸には治具ディスク４７との距離を測定する治具アーム４８を取り付ける。この治具アーム４８はアームの先端部に２つの静電容量変位計４９を有し、治具ディスク４７との間隔を非接触で測定することができる。なお、静電容量変位計４９に限らず、実装スペースや要求される分解能又はコストなどに応じて、接触式の電気マイクロメータや非接触式のレーザー変位計等の各種の変位計を利用することができる。
【００２０】
図３に示すように２つの回転軸が傾いていると、スピンドルモータ３９に取り付けた治具ディスク４７の表面と、ロータリポジショナ３４に取り付けた治具アーム４８の静電容量変位計４９の回転軌道面も傾斜する。そして、ロータリポジショナ３４を回転することにより、治具ディスク４７の表面と静電容量変位計４９との間隔が変化し、この静電容量変位計４９の位置と治具ディスク４７との間隔の変化により、傾き量と傾き方向を算出する。
【００２１】
図４は傾き測定時の磁気ヘッド検出機構の平面図、図５は正面図、図６は側面図である。スピンドルモータ３９の回転中心位置Osとロータリポジショナ３４の回転中心位置Orは、治具アーム４８に回転中心位置Orに対し例えば９０度異なる位置に配置されている２つの静電容量変位計４９の移動軌跡が、ロータリポジショナ３４の回転により、それぞれ略Ｘ方向、略Ｙ方向に移動する位置にくるように設定されている。そして、治具アーム４８を回転移動して、治具ディスク４７の内周及び外周における治具ディスク４７の表面との距離を測定する。その距離の差を移動距離で除算したものが、それぞれＸ方向及びＹ方向の傾きを表すことになる。即ち、次式のθｘ、θｙがそれぞれＸ方向、Ｙ方向の傾きとなる。
【００２２】
θｘ＝ＡＴＮ（ｄzx／ｄｘ）
θｙ＝ＡＴＮ（ｄzy／ｄｙ）
【００２３】
このとき、図７に示すように治具ディスク４７の表面は、スピンドルモータ３９のターンテーブルの機械精度や治具ディスク４７の平行度に応じて、スピンドルモータ３９の回転軸に直交する仮想基準面Ｐに対して傾いて取り付けられる場合がある。本実施例では、測定時に治具ディスク４７を回転してその面振れを測ることにより、仮想基準面Ｐつまりスピンドルモータ３９の回転軸に直交する面を算出する。例えば、治具ディスク４７の或る半径位置において、１個の静電容量変位計４９が治具ディスク４７の表面との距離を測定しているときに、その静電容量変位計４９の出力は図８に示すように治具ディスク４７の１回転につき１周期の変動が見られる。ここで、最大値と最小値の平均値がその半径位置における仮想基準面Ｐとの距離と見做すことができる。
【００２４】
そして、治具ディスク４７を回転させながら、治具ディスク４７の内外周の間の２個所以上において、ディスク表面−センサ間距離を測定することにより、図９に示すような原理によって、仮想基準面Ｐとロータリポジショナ３４の回転軌道面である静電容量変位計４９との半径方向位置に関する相対距離関係を求める。このようにして、治具ディスク４７の面振れ誤差を補正して２つの回転軸の傾き量を算出し、求めたＸ方向及びＹ方向の傾き角度のベクトルの和が、ロータリポジショナ３４の回転軸の傾き方向と傾き量を表すことになる。この量に応じて、調整ねじ４４を回転することにより、チルトベース３１の傾きを変化して、スピンドルモータ３９の回転軸とロータリポジショナ３４の回転軸の平行調整を行うことができる。
【００２５】
この調整量の計算方法として、球面受け座４３の中心位置と調整ねじ４４の位置関係を図４〜図６に示すようにした場合には、各調整ねじ４４の調整量は、次式で計算することができる。傾き方向を調整方向であるｕ軸及びｖ軸方向の傾き量に変換すると、次式のようになる。
【００２６】
0004072265.tif 000002
【００２７】
ここで、回転方向はチルトステージ３１の法線が各座標軸の正方向に移動する方向を＋とする。この傾き量から調整ねじ４４の必要調整量は、次式のようになる。
【００２８】
Ｚｕ＝ｔａｎθｕ・（x12 ＋y12)1/2
Ｚｖ＝ｔａｎθｖ・（x12 ＋y22)1/2
【００２９】
この値を各調整ねじ４４により調整する。調整後に再度測定を行い、規格内であれば固定ねじ４５で固定し、規格外であれば再測定値に基づいて再び調整を行う。本実施例のように、調整機構の一部に部分球面４２と球面受け座４３を使用すれば、調整時には円滑にチルトステージ３１を傾き可能にすると共に、固定時には高い剛性でチルトステージ３１を保持固定することができる。
【００３０】
このようにして本実施例においては、高精度な傾き測定を近辺に大きなスペースと除振台又は定盤等の設備を必要とすることなく行うことができ、測定作業のためのスペースの省スペース化が図れ、また装置本体に傾き調整機構を持たせることにより、装置の設置先が狭い場合でも問題なく測定及び調整作業を行うことができるので、メンテナンスの作業性が向上する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る回転軸の傾き測定方法は、回転軸に距離測定手段を取り付け、第１の回転軸及び第２の回転軸を回転しながら平板との距離の測定を複数個所で行い、測定した測定位置の間の距離との関係から、基準面の法線に対する回転軸の傾き量を算出することにより、大きなスペースと設備を必要とすることなく精度良く傾き角度の検出を行うことができるので、狭い設置場所でも測定作業を簡便に効率良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の磁気ヘッド検査装置の斜視図である。
【図２】正面図である。
【図３】傾き測定時の正面図である。
【図４】部分平面図である。
【図５】部分正面図である。
【図６】部分側面図である。
【図７】スピンドルモータ部の正面図である。
【図８】面振れ量のグラフ図である。
【図９】ディスクセンサ間距離のグラフ図である。
【図１０】従来例の磁気ヘッド検査装置の斜視図である。
【図１１】アライメント時の正面図である。
【図１２】傾き測定時の正面図である。
【図１３】回転時の反射光の動きの説明図である。
【図１４】回転時の反射光の動きの説明図である。
【図１５】回転時の反射光の動きの説明図である。
【図１６】傾き調整後の正面図である。
【符号の説明】
３０  ベースプレート
３１  チルトベース
３４  ロータリポジショナ
３７  プレート
３８  コラム
３９  スピンドルモータ
４２  部分球面
４３  球面受け座
４４  調整ねじ
４６  付勢ばね
４７  治具ディスク
４８  治具アーム
４９  静電容量変位計
【図１】
0004072265.tif 000003
【図２】
0004072265.tif 000004
【図３】
0004072265.tif 000005
【図４】
0004072265.tif 000006
【図５】
0004072265.tif 000007
【図６】
0004072265.tif 000008
【図７】
0004072265.tif 000009
【図８】
0004072265.tif 000010
【図９】
0004072265.tif 000011
【図１０】
0004072265.tif 000012
【図１１】
0004072265.tif 000013
【図１２】
0004072265.tif 000014
【図１３】
0004072265.tif 000015
【図１４】
0004072265.tif 000016
【図１５】
0004072265.tif 000017
【図１６】
0004072265.tif 000018