(57)【要約】【課題】本発明は、ステージを支持する基体２と、この基体２に設けられ前記ステージを微動可能に支持する支持部と、ステージを微動動作させる手段と、ステージの微動量を検出する変位センサ手段とを具備した微動ステージにおいて、変位センサ手段の分解能を向上させることを目的とする。  【解決手段】本発明は、ステージを支持する基体と、前記基体に設けられ、前記ステージを微動自在に支持する支持体と、前記ステージを微動作動させる微動駆動手段と、前記ステージの微動を検出する変位センサ手段を有する微動ステージ装置において、前記変位センサ手段は、前記ステージの微動量を検出するプローブ部と、前記プローブ部が検出した検出信号を処理するアンプ部と、前記プローブ部の検出信号を前記アンプ部に送信するケーブルを有し、微動ステージ装置の内部に、前記プローブ部、前記アンプ部、および前記ケーブルを内置したことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステージを支持する基体と、前記基体に設けられ、前記ステージを微動自在に支持する支持体と、前記ステージを微動作動させる微動駆動手段と、前記ステージの微動を検出する変位センサ手段を有する微動ステージ装置において、
前記変位センサ手段は、前記ステージの微動量を検出するプローブ部と、前記プローブ部が検出した検出信号を処理するアンプ部と、前記プローブ部の検出信号を前記アンプ部に送信するケーブルを有し、
微動ステージ装置の内部に、前記プローブ部、前記アンプ部、および前記ケーブルを内置したことを特徴とする微動ステージ装置。
【請求項２】
請求項１記載の微動ステージ装置において、
前記ステージは下面に下向きに突き出る凸部を有し、
前記プローブ部を複数備え、かつ複数のプローブ部が前記凸部を間にして向き合うように配置されていることを特徴とする微動ステージ装置。
【請求項３】
請求項２記載の微動ステージ装置において、
前記凸部に対して向けた前記プローブ部の向きと前記ステージのステージ微動方向が同方向であることを特徴とする微動ステージ装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載された微動ステージ装置において、
前記プローブ部は、静電容量式を用いたことを特徴とする微動ステージ装置。
【請求項５】
微動アクチュエータとして機能する微動ステージ装置と、粗動アクチュエータとして機能する粗動ステージ装置を有する微粗動アクチュエータ装置において、
前記微動ステージ装置は、ステージを支持する基体と、前記基体に設けられ、前記ステージを微動自在に支持する支持体と、前記ステージを微動作動させる微動駆動手段と、前記ステージの微動を検出する変位センサ手段を有し、
前記粗動ステージ装置は粗動作動するリニアアクチュエータを有し、
前記変位センサは、前記ステージの微動量を検出するプローブ部と、前記プローブ部が検出した検出信号を処理するアンプ部と、前記プローブ部の検出信号を前記アンプ部に送信するケーブルを有し、
微動ステージ装置の内部に、前記プローブ部、前記アンプ部、および前記ケーブルを内置したことを特徴とする微粗動アクチュエータ装置。
【請求項６】
請求項５記載の微粗動アクチュエータ装置において、
前記ステージは下面に下向きに突き出る凸部を有し、
前記プローブ部を複数備え、かつ複数のプローブ部が前記凸部を間にして向き合うように配置されていることを特徴とする微粗動アクチュエータ装置。
【請求項７】
請求項６記載の微粗動アクチュエータ装置において、
前記凸部に対して向けた前記プローブ部の向きと前記ステージのステージ微動方向が同方向であることを特徴とする微粗動アクチュエータ装置。
【請求項８】
請求項５〜７の何れかに記載された微粗動アクチュエータ装置において、
前記プローブ部は、静電容量式を用いたことを特徴とする微粗動アクチュエータ装置。
【請求項９】
微粗動アクチュエータ装置と、前記微粗動アクチュエータ装置に設けられるヘッド位置決め機構と、ディスク回転機構を有する磁気ヘッド検査装置において、
前記微粗動アクチュエータ装置は、微動アクチュエータとして機能する微動ステージ装置と、粗動アクチュエータとして機能する粗動ステージ装置を有し、
前記微動ステージ装置は、ステージを支持する基体と、前記基体に設けられ、前記ステージを微動自在に支持する支持体と、前記ステージを微動動作させる微動駆動手段と、前記ステージの微動を検出する変位センサ手段を有し、
粗動ステージ装置は粗動作動するリニアアクチュエータを有し、
前記変位センサ手段は、前記ステージの微動量を検出するプローブ部と、前記プローブ部が検出した検出信号を処理するアンプ部と、前記プローブ部の検出信号を前記アンプ部に送信するケーブルを有し、
微動ステージ装置の内部に、前記プローブ部、前記アンプ部、および前記ケーブルを内置したことを特徴とする磁気ヘッド検査装置。
【請求項１０】
ステージを支持する基体と、前記基体の下側に設けられ、前記ステージを微動自在に支持する支持体と、前記ステージを微動作動させる微動駆動手段と、前記ステージの微動を検出する変位センサ手段を有する微動ステージ装置において、
前記変位センサ手段は、前記ステージの微動量を検出するプローブ部と、前記プローブ部が検出した検出信号を処理するアンプ部と、前記プローブ部の検出信号を前記アンプ部に送信するケーブルを有し、
前記基体の下部に設けられ、かつ前記支持体、前記微動駆動手段、前記ステージの微動量を検出するプローブ部、前記プローブ部、前記アンプ部、前記アンプ部、および前記ケーブルを下方から囲うカバーを有することを特徴とする微動ステージ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ヘッドの記録再生特性の検査を行う磁気ヘッド検査装置、磁気ヘッド検査装置に用いられる微動ステージ装置、及び微動ステージ装置を用いた微粗動アクチュエータ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置の部品の一つである磁気ヘッドは、磁気ヘッド検査装置を用いて、全数が検査されている。磁気ディスク装置の高記録密度化に伴い、磁気ヘッド検査装置においても、ディスクに対して、磁気ヘッドの位置決め精度を高くする必要がある。
【０００３】
磁気ヘッドをディスク上に正確に位置決めするためには、磁気ヘッドを精密に微動させる必要があり、その微動装置としては、例えば、特許文献１に記載の微動ステージ装置を用いることが考えられている。
【０００４】
この微動ステージ装置は、折り曲げバネによって支持された矩形のステージと、ステージを微動させる圧電素子、ステージの微動量を検出する変位センサ手段を有する。
【０００５】
圧電素子は、ステージの微動方向に沿って設けた穴に挿入され、圧電素子に電圧を印加して発生した微小変位によって、ステージを微動させる。また、ステージの微動量は、変位センサ手段を用いて検出される。
【０００６】
変位センサ手段は、微動量を検出するプローブ部と、プローブ部から得られる信号を処理するアンプ部、プローブ部とアンプ部を接続するケーブルを有する。変位センサ手段のプローブ部は、微動ステージ装置に取り付けた圧電素子に対向配置され、プローブ部とケーブルを介して接続されたアンプ部は、微動ステージ装置の外部に配置される。
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２３１７９０公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に示したような微動ステージ装置を磁気ヘッド検査装置に用いる場合、ステージの微動量を検出する変位センサ手段の分解能を向上させることは、微動ステージ装置の位置決め精度を高めるための重要な要因となる。
【０００９】
変位センサ手段の分解能向上に対する阻害要因としては、変位センサ手段のプローブ部とアンプ部を接続しているケーブルのノイズがある。変位センサ手段のプローブ部とアンプ部を接続しているケーブルが長くなるほど、ノイズレベルが増大し、分解能が低下する。そのため、ケーブル長はなるべく短くすることが望ましいが、従来の微動ステージ装置の外部にアンプ部を置いた構成では、ケーブル長の短縮に限界があった（例えば３ｍ）。
【００１０】
この対策として、あらかじめプローブ部にアンプ部が内蔵された変位センサ手段を用いることが考えられる。しかしながら、このようなタイプの変位センサ手段は、プローブのサイズが大きくなるため、微動ステージ装置がステージの面積方向に対して大型化になってしまうという問題がある。
【００１１】
また一方、変位センサ手段による分解能向上を、検出方法の観点から向上させるためには、例えば、変位センサ手段のプローブ部を二個用い、これらを測定対象物の微動方向に沿って対向配置し、差動計測を行なうことが有効な手段である。しかしながら、従来の微動ステージ構造では、圧電素子とプローブ部とを対向配置しているため、これを実現することが困難であった。
【００１２】
本発明は、上述した課題に鑑み、ノイズ低減を低減して変位センサ手段の分解能が向上する微動ステージ装置を提供することを目的とする。
【００１３】
更に、本発明は、変位センサ手段に複数個のプローブ部を用いて、ステージの微動量を差動計測によって測定することにより、ステージの変位量をより高分解能に検出することができる微動ステージ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、ステージを支持する基体と、前記基体に設けられ、前記ステージを微動自在に支持する支持体と、前記ステージを微動作動させる微動駆動手段と、前記ステージの微動を検出する変位センサ手段を有する微動ステージ装置において、前記変位センサ手段は、前記ステージの微動量を検出するプローブ部と、前記プローブ部が検出した検出信号を処理するアンプ部と、前記プローブ部の検出信号を前記アンプ部に送信するケーブルを有し、微動ステージ装置の内部に、前記プローブ部、前記アンプ部、および前記ケーブルを内置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の微動ステージ装置によれば、変位センサ手段のアンプ部を微動ステージ装置の内部に配置することにより、プローブ部とアンプ部の信号を伝達するケーブルの長さを短くできる。このため、ノイズ低減を実現でき、変位センサ手段の分解能を向上できる。
【００１６】
更に、複数個の変位センサ手段のプローブ部を用いて、ステージの微動量を差動計測によって測定することにより、ステージの変位量をより高分解能に検出することができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係わる微動ステージ装置の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１に、本発明の第１の実施例を示す微動ステージ装置８ならびに微動方向７を示した外観図を、図２に図１のＡ方向から見た断面図を示す。
【００１９】
本実施例の微動ステージ装置８は、基体２に支持されたステージ１、圧電素子４、変位センサ手段のプローブ部１２、変位センサ手段のアンプ部９から成る。ステージ１は、基体２に折り曲げバネ３によって微動方向７に動作可能なように置かれている。
【００２０】
圧電素子４は、ステージ１、および基体２に形成した圧電素子挿入穴１４に挿入される。圧電素子４の先端は、ステージ１側の圧電素子挿入穴１４の奥側に当接するように置かれる。圧電素子４の後端は押し板５に固定される。押し板５は基体２に固定支持されるので、圧電素子４は押し板５を介して基体２に固定支持されることになる。圧電素子４の先端は、折り曲げバネ３の与圧に抗してステージ１の圧電素子挿入穴１４の奥側に押し付けられるように当接する。
【００２１】
また、圧電素子４を駆動するための電圧供給用のリード線（図示せず）は、押し板５に形成した通し穴（図示せず）から引き出される。
【００２２】
変位センサ手段は、プローブ部１２の測定面と測定対象物の相対的な微小距離を測定することができる。本発明では、光またはレーザ式、静電容量式、渦電流式、超音波式等、その動作原理を異にする多種多様なセンサ手段を用いることが可能であるが、本実施例では、静電容量式の変位センサ手段を用いて説明する。
【００２３】
静電容量式の変位センサ手段は、一般的なセンサ手段として幅広く用いられており、測定対象物に対して損傷や負荷を与えることなく、非接触で微小距離を高精度に測定することが可能である。
【００２４】
また、高い周波数応答性を有しているため、測定対象物が高速で微動する用途に対応できる。その検出原理としては、測定対象面とプローブ部１２の先端面によって形成された間隔において、その面間の距離によって静電容量が変化することを利用したものである。
【００２５】
一般的な静電容量式の変位センサ手段は、アンプ部とプローブ部１２が分離された構造から成る。静電容量式の変位センサ手段の種類として、プローブ部１２にアンプ部が内蔵された一体型の変位センサ手段もある。
【００２６】
しかしながら、このようなタイプの変位センサ手段は、高価でプローブ部１２のサイズが大きくなるため、本発明の微動ステージ装置８に適用した場合、ステージ１面の面積方向に対するサイズが大きくなってしまう。そのため、本発明の微動ステージ装置８には、プローブ部１２とアンプ部が分離されたタイプの変位センサ手段を用いる必要がある。
【００２７】
図２に示したように、静電容量式の変位センサ手段のプローブ部１２を、圧電素子４に対向する位置に設けた、基体２のプローブ部挿入穴１３に挿入する。すなわち、圧電素子４の先端とプローブ部１２の先端がステージ１を介して対向するように配置される。
【００２８】
この配置により、プローブ部１２の先端面とステージ１の側面には、ステージ１が微動した際に、ステージ１側面がプローブ部１２の先端面に接触しない程度の隙間を設け、静電容量が検出可能とする。
【００２９】
支持体１０は基体２の下部に設けられ、上面でステージ１を可動自在に支持する。変位センサ手段のアンプ部９は、微動ステージ装置８の下部に配置された前記支持体１０に固定され、プローブ部１２とアンプ部９はケーブル１１を介して接続される。このため、ケーブル１１は数ｃｍから数１０ｃｍの長さに、従来の３ｍに比べて大幅に短縮できるため、ケーブルからのノイズを低減できるようになる。そのため、変位センサ手段によって検出される、出力電圧のノイズゆらぎの幅を小さくできるため、分解能を高めることが可能となる。
【００３０】
なお、ステージ１が微動できるように、支持体１０とステージ１の間には隙間を設け、支持体１０は基体２に固定される。
【００３１】
また、カバー６は基体２の下部に設けられる。このカバー６で、支持体１０、微動駆動手段、ステージの微動量を検出するプローブ部１２、アンプ部９、ケーブルが下方から囲われる。
【００３２】
以上、説明した微動ステージ装置８は、圧電素子４に電圧を印加してステージ１を駆動し、基体２に挿入した変位センサ手段のプローブ部１２によって、その微動量を検出しながら、ステージ１を微動方向７に動かす。
【００３３】
この際、変位センサ手段のアンプ部９は微動ステージ装置８に内蔵されているため、変位センサ手段のプローブ部１２とアンプ部９を接続しているケーブル１１の長さを従来よりも短縮できる。このケーブル１１の長さの短縮化により、ノイズが低減され、変位センサ手段の分解能を高めることができる。
【実施例２】
【００３４】
図３に、本発明の第２の実施例を示す微動ステージ装置８ならびに微動方向７を示した外観図を、図４に図３のＢ方向から見た断面図を示す。
【００３５】
ここで、微動ステージ装置８のステージ１、折り曲げバネ３、圧電素子４の構成については、第１の実施例と同様である。
【００３６】
図４に示したように、第２の実施例の微動ステージ装置８は、ステージ１の下面に下方に突き出る凸部１５が形成される。この凸部１５のステージ１の微動方向７に直交する二つの面に、それぞれ変位センサ手段のプローブ部１２を対向配置した構造になっている。
【００３７】
すなわち、プローブ部１２は、凸部１５を間にして先端側が向き合うように置かれ、かつ先端側が向き合っているプローブ部１２の向きはステージ１の微動方向７と合わされている。
【００３８】
変位センサ手段のアンプ部９は、第１の実施例と同様に、微動ステージ装置８の下部に配置した支持体１６に固定することにより、プローブ部１２とアンプ部９のケーブル１１の長さを短縮可能としている。
【００３９】
第２の本実施例の支持体１６には、ステージ１の下面に形成した凸部１５を収容するための穴と、変位センサ手段のプローブ部挿入穴１３が形成されている。また、ステージ１が微動できるように、支持体１６は基体２に固定され、支持体１６とステージ１の間には隙間が設けられている。
【００４０】
二個の変位センサ手段のプローブ部１２は、支持体１６に形成した二箇所の変位センサ手段のプローブ部挿入穴１３にそれぞれ挿入され、プローブ部１２の先端面とステージ１の凸部１５の側面は、ステージ１が微動した際に、凸部１５がプローブ部１２の先端面に接触しない程度の隙間を設けることで、静電容量が検出可能となる。
【００４１】
なお、凸部１５の形状は、プローブ部１２の先端面と対向する面が平面であればよく、その他の点では特に限定されるものではない。
【００４２】
このような微動ステージ装置８においては、ステージ１の移動方向に沿って変位センサ手段のプローブ部１２が凸部１５を挟んで対向配置されているため、圧電素子４を駆動した際のステージ１の微動量を差動計測することが可能となる。
【００４３】
これによって、ステージの熱変形等で生じる、温度ドリフトによる測定誤差分をキャンセルできる。このため、一個のプローブ部１２を用いて微動量を検出するよりも、分解能を高めることが可能となる。
【００４４】
ここで、使用する変位センサ手段のプローブ部１２の数と配置位置は、図４に限定されるものではなく、三個以上のプローブ部１２を用いることにより、微動方向７に対するステージ１の微動量の傾きを検出することも可能である。
【００４５】
図５に、三個のプローブ部１２を用いた際の配置図を、図６に図５のＣ方向から見た断面図を示す。
【００４６】
図４では、二個のプローブ部１２を対向配置したが、図５では、凸部１５の片方の面に一個、もう片方の面に二個のプローブ部１２を配置している。更に、図６に示したように、凸部１５の面において、二個のプローブ部１２を対角状に配置している。
【００４７】
このような配置とすることにより、ステージ１が微動方向７に対する傾きを検出することが可能である。
【００４８】
図３の微動ステージ装置８を用いた場合の、本発明の微粗動アクチュエータ装置を、図７を用いて、図７の微粗動アクチュエータ装置を用いた磁気ヘッド検査装置を、図８を用いて、それぞれ説明する。
【００４９】
図７は、図３の微動ステージ装置８を用いた微粗動アクチュエータ装置の外観図である。
【００５０】
微粗動アクチュエータ装置は、微動アクチュエータとして機能する微動ステージ装置と、粗動アクチュエータとして機能する粗動ステージ装置を有する。
【００５１】
粗動ステージ装置は、粗動テーブル１７、粗動ステージの基材１８、シャフト１９及びシャフト１９を回転させる手段（図示なし）により構成される粗動作動するリニアアクチュエータである。
【００５２】
粗動テーブル１７は粗動ステージの基材１８に粗動ステージ装置の動作方向２０に動作するようガイドされている。粗動テーブル１７は、シャフト１９の回転により、粗動ステージ装置の基材１８に対して、粗動ステージの動作方向２０に移動する。微動ステージ装置８は、粗動テーブル１７に固定されている。粗動ステージの動作方向２０とステージ１の微動方向７は同方向である。違う方向にすることも可能である。
【００５３】
図７の構成により、微動ステージ装置８のステージ１は、粗動テーブル１７の動作により粗動ステージの動作方向２０にストロークの大きな動きが可能で、かつ、圧電素子４によりステージ１の微動方向７に精密に位置決めされる。
【００５４】
図８は、図７の微粗動アクチュエータ装置を用いた磁気ヘッド検査装置の外観図である。
【００５５】
この磁気ヘッド検査装置２６は、台座２５に微粗動アクチュエータ装置を載置して構成されている。
【００５６】
微動ステージ装置８のステージ１の上にヘッド位置決め機構としてのヘッド固定治具２１が設置され、ヘッド固定治具２１の先端に磁気ヘッド２２がディスク２３上に位置決めされるよう固定されている。ディスク２３は、ディスク回転機構２４により回転する。
【００５７】
図８に示す構成をとることにより、磁気ヘッド２２を回転するディスク２３の半径方向、すなわち微動ステージ装置８のステージ１の微動方向７に、高精度で位置決めすることが可能になるので、高記録密度に対応したトラック幅の狭い磁気ヘッド２２の検査ができるようになる。
【実施例３】
【００５８】
図９に示す第３の実施例は、ステージ１の端部とプローブ部１２の先端が交差するように対向配置したものである。ステージ１の端部がプローブ部１２の先端前方を微動方向７に動くことにより、プローブ部１２はステージ１の微動量を検出する。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の第１の実施例に係るもので、微動ステージ装置ならびに微動方向を示した外観図。
【図２】図１のＡ方向から見た縦断面図。
【図３】本発明の第２の実施例に係るもので、微動ステージ装置ならびに微動方向を示した外観図。
【図４】図３のＢ方向から見た断面図。
【図５】本発明の第２の実施例の応用例に係るもので、プローブ部の配置図。
【図６】図５のＣ方向から見た断面図。
【図７】図３の微動ステージ装置を用いた微粗動アクチュエータ装置の外観図。
【図８】図７の微粗動アクチュエータ装置を用いた磁気ヘッド検査装置の外観図。
【図９】本発明の第３の実施例に係るもので、ステージとプローブ部の配置図。
【符号の説明】
【００６０】
１…ステージ、２…基体、３…折り曲げバネ、４…圧電素子、５…押し板、６…カバー、７…微動方向、８…微動ステージ装置、９…変位センサ手段のアンプ部、１０…支持体、１１…ケーブル、１２…変位センサ手段のプローブ部、１３…変位センサ手段のプローブ部挿入穴、１４…圧電素子挿入穴、１５…凸部、１６…支持体、１７…粗動テーブル、１８…粗動ステージの基材、１９…シャフト、２０…粗動ステージの動作方向、２１…ヘッド固定治具、２２…磁気ヘッド、２３…ディスク、２４…ディスク回転機構、２５…台座、２６…磁気ヘッド検査装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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