(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセクタを有するトラックおよび各セクタにデータ面埋め込み位置情報がサーボライティングされた磁気ディスク、
独立したライトヘッドおよびリードヘッドが一体化された磁気ヘッド、
前記磁気ディスクを所定回転速度で定速回転させる磁気ディスク回転機構、
磁気ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向所定位置に移動させる磁気ヘッド移動機構、および
前記磁気ヘッドにより所定の信号を、前記定速回転する磁気ディスクの複数のセクタに書き込ませ、前記磁気ヘッドに前記複数のセクタから磁気信号を読み取らせる読み書き制御手段を備えた磁気ディスク装置と、
前記書き込みまたは読み取りの際に、前記データ面埋め込み位置情報を読み取り、記憶する記憶手段と、
前記磁気ディスクの複数のセクタに対して前記データ面埋め込み位置情報を読み取りながら上書きまたは読み取りを実行し、前記読み取ったデータ面埋め込み位置情報と前記記憶手段に記憶したデータ面埋め込み位置情報とを比較して該上書きまたは読み取りが規定の許容位置誤差範囲内で行われたかどうかを検証し、前記上書きまたは読み取りが規定の許容位置誤差範囲内で行われたセクタのみ選択する検証手段を備えたことを特徴とする磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験装置。
【請求項２】
複数のセクタを有するトラックおよび各セクタにデータ面埋め込み位置情報がサーボライティングされた磁気ディスクを所定回転速度で定速回転し、独立したライトヘッドおよびリードヘッドが一体化された磁気ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向所定位置に移動させ、前記磁気ヘッドにより所定の信号を前記セクタに書き込ませ、前記磁気ヘッドにより前記セクタから磁気信号を読み取らせる試験方法であって、
前記書き込みまたは読み取りの際に、前記データ面埋め込み位置情報を読み取り、記憶手段に記憶する段階と、
前記磁気ディスクの対応セクタに対して前記データ面埋め込み位置情報を読み取りながら上書きまたは読み取りを実行し、前記読み取ったデータ面埋め込み位置情報と前記記憶手段に記憶したデータ面埋め込み位置情報と比較して該上書きまたは読み取りが規定の許容位置誤差範囲内で行われたかどうかを検証し、規定の許容位置誤差範囲内で行われたセクタのみ選択する段階とを含むことを特徴とする磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法。
【請求項３】
複数のセクタを有するトラックおよび各セクタにデータ面埋め込み位置情報がサーボライティングされた磁気ディスクを所定回転速度で定速回転し、独立したライトヘッドおよびリードヘッドが一体化された磁気ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向所定位置に移動させ、前記磁気ヘッドにより所定の信号を前記セクタに書き込ませ、前記磁気ヘッドにより前記セクタから磁気信号を読み取らせる試験方法であって、
前記磁気ヘッドを半径方向の所定試験位置に移動させた前記磁気ヘッドにより、前記トラックの所定試験範囲の各セクタデータ領域を消去する処理を、前記磁気ヘッドを半径方向に前記ライトヘッド幅よりも狭い所定ピッチで移動させながら複数位置で繰り返す事前消去段階と、
前記磁気ヘッドを前記事前消去した半径方向中央位置に移動させて該中央位置において、前記所定試験範囲の各セクタ毎に所定の信号を書き込ませながら、前記データ面埋め込み位置情報を読み取って記憶手段に記憶する信号書き込み段階と、
前記磁気ヘッドにより、前記所定試験範囲内の各セクタに書き込まれた信号を読み取りながら、データ面埋め込み位置情報を読み取って前記読み取り信号の振幅とともに記憶手段に記憶する処理を、前記磁気ヘッドを前記半径方向中央位置を挟む所定半径方向範囲内において前記ライトヘッド幅よりも狭い指定ピッチで半径方向に段階的に移動させて実行する信号読み取り段階と、
前記信号書き込み段階で記憶された各セクタの位置情報を基準とした、前記信号読み取り段階で記憶された対応するセクタの相対位置情報と前記信号読み取り段階で記憶された対応するセクタの振幅の対応関係により、リードライトオフセット、ライトヘッド幅およびリードヘッド幅を求める段階を含むことを特徴とする磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法。
【請求項４】
複数のセクタを有するトラックおよび各セクタにデータ面埋め込み位置情報がサーボライティングされた磁気ディスクを所定回転速度で定速回転し、独立したライトヘッドおよびリードヘッドが一体化された磁気ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向所定位置に移動させ、前記磁気ヘッドにより所定の信号を前記セクタに書き込ませ、前記磁気ヘッドにより前記セクタから磁気信号を読み取らせる試験方法であって、
前記磁気ヘッドを半径方向の所定試験位置に移動させ、該所定試験位置に移動させた前記磁気ヘッドにより、前記トラックの所定試験範囲の各セクタデータ領域を消去する処理を、前記磁気ヘッドを半径方向に前記ライトヘッド幅よりも狭い所定ピッチで移動させながら複数位置で繰り返す事前消去段階と、
前記磁気ヘッドを前記事前消去した半径方向の試験範囲内の目標位置に移動させて前記所定試験範囲のセクタに低周波数信号を書き込ませるとともにデータ面埋め込み位置情報を読み取って前記記憶手段に記憶する書き込み段階と、
前記磁気ヘッドを、前記目標位置に該磁気ヘッドのリードライトオフセット量を補正した位置に移動させて前記所定試験範囲内のセクタに書き込まれた低周波数信号を読み取らせ、読み取った低周波数信号の振幅を記憶手段に記憶させるとともにデータ面埋め込み位置情報を読み取って前記記憶手段に記憶する1回目の低周波数信号読み取り段階と、
前記磁気ヘッドを、前記目標位置を該磁気ヘッドのリードライトオフセットにより補正した半径方向位置に移動させて前記所定試験範囲内のセクタに高周波数信号を上書きするとともにデータ面埋め込み位置情報を読み取って前記記憶手段に記憶する高周波数信号書き込み段階と、
前記磁気ヘッドを、前記目標位置を磁気ヘッドのリードライトオフセットにより補正した半径方向位置に移動させて前記所定試験範囲内に書き込まれた低周波数信号を読み取らせ、読み取った低周波数信号の振幅を記憶手段に記憶させるとともにデータ面埋め込み位置情報を読み取って前記記憶手段に記憶する２回目の低周波数信号読み取り段階と、
前記書き込み段階において記憶された各セクタの位置情報を基準として前記１回目の低周波数信号読み取り段階乃至２回目の低周波数信号読み取り段階の対応するセクタの位置情報が許容誤差範囲内にあるような有効なセクタのみ選択する段階とを含み、
該選択したセクタから得られた前記１回目の低周波数信号読み取り段階と２回目の低周波数信号読み取り段階で記憶された振幅情報により磁気ヘッドまたは磁気ディスクの上書き性能を測定することを特徴とする磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法。
【請求項５】
請求項３または４に記載の磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法において、前記事前消去段階は、前記事前消去された試験範囲内に含まれる測定範囲の各セクタデータ領域について、前記事前消去が有効であるかどうかを各消去の際に記憶した埋め込み位置情報に基づく位置に磁気ヘッドを移動しながら順に検証し、有効消去済領域であるか否かを識別する信号を記憶し、前記事前消去が有効でない半径方向領域に対してはその埋め込み位置情報に基づく位置に前記磁気ヘッドを移動させて前記事前消去が有効でない半径方向領域を追加消去する段階を含むことを特徴とする磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法。
【請求項６】
請求項３または４に記載の磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法において、前記事前消去段階は、前記事前消去された試験範囲内に含まれる測定範囲の各セクタデータ領域について、各消去の際に記憶したデータ面埋め込み位置情報から、消去済みの半径方向領域が重複しているかどうか検証し、重複している場合はこれらを一つの半径方向領域とみなし、該測定範囲のセクタデータ領域が一つの半径方向の消去領域とならなかったときは、重複しなかった半径方向領域間に前記磁気ヘッドを移動させて該半径方向領域間の半径方向領域を消去して前記測定範囲のセクタデータ円周方向領域を一つの半径方向の消去領域にまとめる段階を含む磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法。
【請求項７】
請求項３に記載の磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法において、前記信号読み取り段階は、前記磁気ヘッドに所定の半径方向のゆらぎを発生させて前記磁気ディスクに対して周期的にまたは不規則に半径方向に移動させる段階と、前記事前消去の有効性判定段階において有効と判定された磁気ヘッド位置情報および該磁気ヘッド位置情報に対応する前記読み取り信号情報に基づいて、 リードライトオフセット、ライトヘッド幅およびリードヘッド幅を計算する段階を含む磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の技術分野】
本発明は、磁気ディスクドライブ、磁気ディスク記憶装置（以下「ＨＤＤ」という）の主要機能部品である磁気ヘッド、磁気ディスクの試験装置（以下「ヘッドテスター」という）および試験方法に関する。
【０００２】
【従来技術およびその問題点】
ＨＤＤは、高速回転させた磁気ディスク媒体（プラッター）に近接浮上する磁気ヘッドによりディジタル情報を磁気ディスク媒体に読み書きする大容量ランダムアクセス記憶装置である。近年、情報化社会の発展に伴う需要、技術開発競争の結果、形状寸法はより小さく、また、同一の形状および寸法における記憶容量は飛躍的に増大している。同一の形状寸法での記憶容量の増大は、磁気ディスク媒体の磁気記録密度の向上によって実現される。
【０００３】
磁気記録密度（面密度：単位；GbpSI（bit per square inch））は、線密度（円周方向密度：単位；bpi（bit per inch））とトラック密度（半径方向密度：単位；TPI（Track per inch））の積である。現在の代表的なＨＤＤにおける磁気記録密度は、線密度が500Kbpi、トラック密度が20KTPI程度なので、10GbSI（＝500Kbpi×20KTPI）程度である。しかし、当面の目標は100Gb/SIとされており、また近い将来、1000Gb/SI程度まで高められると予測されているが、現在のいわゆる水平磁気記録技術では、線密度が自己減磁などの原因で限界に近づきつつある。そこで、当面トラック密度の向上が期待されている。例えば、20KTPIのトラック密度を線密度並に500KTPIまで高められれば、面記録密度は一気に２５倍の250Gb/SI程度にまで高められる。
【０００４】
一方、このように磁気記録密度の向上著しいＨＤＤを試験するための磁気ヘッドテスターは、被測定ヘッドをＨＤＤ内での使用状態に出来るだけ近づけるための、磁気ディスク、この磁気ディスクを回転させるエアスピンドルモーター、磁気ヘッドを保持して所定のトラックまで移動させるシーク機構などを持つスピンスタンドと呼ばれる機械装置と、信号波形を発生、記録、試験するためのアナライザを備えている。
【０００５】
しかしながら、現在実用化されている磁気ヘッドテスターの技術水準は、ＨＤＤ製品、部品の高性能化に十分対応できているとはいえない。対応できない主たる原因の一つは、読み書き信号周波数の向上が困難なこと、もう一つは極小トラック幅ヘッド測定技術に必要な半径方向のトラック位置決め精度の向上が困難なことにある。
【０００６】
製品としてのＨＤＤが極小トラック幅ヘッド測定技術に必要な（半径方向の）トラック位置決め精度を得るために埋め込みサーボ技術（セクターサーボ技術）を用いているのに対して、磁気ヘッドテスターのスピンスタンドでは、従来よりセクターサーボ技術は使用しないで、代わりにスピンスタンドの各部の要素機械精度を向上させ、また機械振動を抑えて同等以上の位置決め精度を出そうとして来た。しかし、年々高まるトラック密度に要求される必要位置決め精度の向上に対して能力の限界に近づいている。
【０００７】
トラック密度とトラックピッチ、ヘッドトラック幅、要求再現精度の関係を下記表に示す。
トラック密度                   50KTPI     200KTPI     500KTPI
トラックピッチ                 500nm       125nm         50nm
ヘッドトラック幅               300nm        75nm         30nm
要求再現精度                   30nm        7.5nm         3nm
【０００８】
ここで、磁気ヘッドの位置ずれの主な発生原因は、
(1-1）  スピンドルモーターの非繰返し芯ずれ（NRRO）、
(1-2）  振動などによる磁気ヘッド保持機構および磁気ヘッドの位置ずれ、
(1-3）  高速回転する磁気ディスク面上の空気流の乱れによる磁気ディスクおよび磁気ヘッドの振動、の３種類である。
【０００９】
そこで従来の磁気ヘッドテスターは、除振台、エアベアリングスピンドルモーター、ピエゾアクチュエータ、および空気流整流板などの組み合わせにより位置決め精度を向上させるという方法をとってきた。このような従来方法では、要求精度が高まるにしたがって、コストおよびスペースがともに大きくなる上に、その精度向上も限界に達してきた。この従来方法のみではトラック記録密度50KTPI程度が測定限界とされ、またトラック記録密度がその限界に近づくにつれて測定精度は悪化するという問題があった。
【００１０】
また、未だヘッドテスター製品としての実用化例は無いが、ＨＤＤ製品自体に使われているセクターサーボ技術による追従制御技術の利用がある。セクターサーボ技術は、あらかじめ磁気ディスクに指定方式で高精度のトラック位置情報を書き込んでおき、それを被測定磁気ヘッドで時々刻々読み取って位置ずれ補正をするという方法（追従制御）により高精度の位置決め性能を得ようとするものである。そのためには、
(2-1)  高精度なトラック位置情報書き込み機能（サーボトラックライト機能）、
(2-2)  高速追従のための高剛性のアクチュエータ技術、
が必要である。
これらの条件を満足させるためには、スピンスタンドに高精度のサーボトラックライト機能を持たせなければならない。スピンスタンドには高精度のエアベアリングスピンドルモーターを使用できるが、被測定磁気ヘッドの着脱機構が必要なのでアーム先端部が重くなり、追従速度を高めるのは困難になる。これらの制約があるため、このセクターサーボ技術による追従制御技術で到達できる限界は200KTPI程度に制限される。
【００１１】
【発明の目的】
本発明は、極小トラック幅ヘッド対応の限界性能を飛躍的に向上させることができる磁気ディスクドライブ用磁気ヘッドの試験方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【発明の概要】
そこで本発明の磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験装置は、複数のセクタを有するトラックおよび各セクタにデータ面埋め込み位置情報がサーボライティングされた磁気ディスク、独立したライトヘッドおよびリードヘッドが一体化された磁気ヘッド、前記磁気ディスクを所定回転速度で定速回転させる磁気ディスク回転機構、磁気ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向所定位置に移動させる磁気ヘッド移動機構、および前記磁気ヘッドにより所定の信号を、前記定速回転する磁気ディスクの複数のセクタに書き込ませ、前記磁気ヘッドに前記複数のセクタから磁気信号を読み取らせる読み書き制御手段を備えた磁気ディスク装置と、前記書き込みまたは読み取りの際に、前記データ面埋め込み位置情報を読み取り、記憶する記憶手段と、前記磁気ディスクの複数のセクタに対して前記データ面埋め込み位置情報を読み取りながら上書きまたは読み取りを実行し、前記読み取ったデータ面埋め込み位置情報と前記記憶手段に記憶したデータ面埋め込み位置情報とを比較して該上書きまたは読み取りが規定の許容位置誤差範囲内で行われたかどうかを検証し、前記上書きまたは読み取りが規定の許容位置誤差範囲内で行われたセクタのみ選択する検証手段を備えたこと、に特徴を有する。
【００１３】
本発明の磁気ヘッドまたは磁気ディスクの試験方法は、複数のセクタを有するトラックおよび各セクタにデータ面埋め込み位置情報がサーボライティングされた磁気ディスクを所定回転速度で定速回転し、独立したライトヘッドおよびリードヘッドが一体化された磁気ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向所定位置に移動させ、前記磁気ヘッドにより所定の信号を前記セクタに書き込ませ、前記磁気ヘッドにより前記セクタから磁気信号を読み取らせる試験方法であって、前記書き込みまたは読み取りの際に、前記データ面埋め込み位置情報を読み取り、記憶手段に記憶する段階と、前記磁気ディスクの対応セクタに対して前記データ面埋め込み位置情報を読み取りながら上書きまたは読み取りを実行し、前記読み取ったデータ面埋め込み位置情報と前記記憶手段に記憶したデータ面埋め込み位置情報と比較して該上書きまたは読み取りが規定の許容位置誤差範囲内で行われたかどうかを検証し、規定の許容位置誤差範囲内で行われたセクタのみ選択する段階とを含むことに特徴を有する。
より具体的な構成からなる発明は、複数のセクタを有するトラックおよび各セクタにデータ面埋め込み位置情報がサーボライティングされた磁気ディスクを所定回転速度で定速回転し、独立したライトヘッドおよびリードヘッドが一体化された磁気ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向所定位置に移動させ、前記磁気ヘッドにより所定の信号を前記セクタに書き込ませ、前記磁気ヘッドにより前記セクタから磁気信号を読み取らせる試験方法であって、前記磁気ヘッドを半径方向の所定試験位置に移動させた前記磁気ヘッドにより、前記トラックの所定試験範囲の各セクタデータ領域を消去する処理を、前記磁気ヘッドを半径方向に前記ライトヘッド幅よりも狭い所定ピッチで移動させながら複数位置で繰り返す事前消去段階と、前記磁気ヘッドを前記事前消去した半径方向中央位置に移動させて該中央位置において、前記所定試験範囲の各セクタ毎に所定の信号を書き込ませながら、前記データ面埋め込み位置情報を読み取って記憶手段に記憶する信号書き込み段階と、前記磁気ヘッドにより、前記所定試験範囲内の各セクタに書き込まれた信号を読み取りながら、データ面埋め込み位置情報を読み取って前記読み取り信号の振幅とともに記憶手段に記憶する処理を、前記磁気ヘッドを前記半径方向中央位置を挟む所定半径方向範囲内において前記ライトヘッド幅よりも狭い指定ピッチで半径方向に段階的に移動させて実行する信号読み取り段階と、前記信号書き込み段階で記憶された各セクタの位置情報を基準とした、前記信号読み取り段階で記憶された対応するセクタの相対位置情報と前記信号読み取り段階で記憶された対応するセクタの振幅の対応関係により、リードライトオフセット、ライトヘッド幅およびリードヘッド幅を求める段階を含むこと、に特徴を有する。
さらに別の発明では、複数のセクタを有するトラックおよび各セクタにデータ面埋め込み位置情報がサーボライティングされた磁気ディスクを所定回転速度で定速回転し、独立したライトヘッドおよびリードヘッドが一体化された磁気ヘッドを前記磁気ディスクの半径方向所定位置に移動させ、前記磁気ヘッドにより所定の信号を前記セクタに書き込ませ、前記磁気ヘッドにより前記セクタから磁気信号を読み取らせる試験方法であって、前記磁気ヘッドを半径方向の所定試験位置に移動させ、該所定試験位置に移動させた前記磁気ヘッドにより、前記トラックの所定試験範囲の各セクタデータ領域を消去する処理を、前記磁気ヘッドを半径方向に前記ライトヘッド幅よりも狭い所定ピッチで移動させながら複数位置で繰り返す事前消去段階と、前記磁気ヘッドを前記事前消去した半径方向の試験範囲内の目標位置に移動させて前記所定試験範囲のセクタに低周波数信号を書き込ませるとともにデータ面埋め込み位置情報を読み取って前記記憶手段に記憶する書き込み段階と、前記磁気ヘッドを、前記目標位置に該磁気ヘッドのリードライトオフセット量を補正した位置に移動させて前記所定試験範囲内のセクタに書き込まれた低周波数信号を読み取らせ、読み取った低周波数信号の振幅を記憶手段に記憶させるとともにデータ面埋め込み位置情報を読み取って前記記憶手段に記憶する1回目の低周波数信号読み取り段階と、前記磁気ヘッドを、前記目標位置を該磁気ヘッドのリードライトオフセットにより補正した半径方向位置に移動させて前記所定試験範囲内のセクタに高周波数信号を上書きするとともにデータ面埋め込み位置情報を読み取って前記記憶手段に記憶する高周波数信号書き込み段階と、前記磁気ヘッドを、前記目標位置を磁気ヘッドのリードライトオフセットにより補正した半径方向位置に移動させて前記所定試験範囲内に書き込まれた低周波数信号を読み取らせ、読み取った低周波数信号の振幅を記憶手段に記憶させるとともにデータ面埋め込み位置情報を読み取って前記記憶手段に記憶する２回目の低周波数信号読み取り段階と、前記書き込み段階において記憶された各セクタの位置情報を基準として前記１回目の低周波数信号読み取り段階乃至２回目の低周波数信号読み取り段階の対応するセクタの位置情報が許容誤差範囲内にあるような有効なセクタのみ選択する段階とを含み、該選択したセクタから得られた前記１回目の低周波数信号読み取り段階と２回目の低周波数信号読み取り段階で記憶された振幅情報により磁気ヘッドまたは磁気ディスクの上書き性能を測定すること、に特徴を有する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下図面に基づいて本発明を説明する。まず、本発明が適用されるＨＤＤのフォーマット構造について、図４、図５を参照して説明する。
【００１５】
「ＨＤＤ製造工程での、位置情報（サーボ情報）の書き込み（サーボライティング／サーボライト）」
ＨＤＤでは、磁気ヘッドの位置決めを行なう方法として次のような方法を採用している。ＨＤＤ製造工程で組み立て終了後、通電が可能になり、各部の基本機能が確認された後に、サーボトラックライターと呼ばれる装置を用いて、磁気ディスク（通常は複数枚）のすべての面のすべてのトラックに、位置情報（以下「サーボ情報」）を書きこむサーボライティングを行う。１本のトラックは数１０個のサーボセクタと呼ばれる部分領域で区切られ、１個のサーボセクタは、先頭にサーボ領域があり、残りをデータ領域として実際のデータ記録／再生に用いている。このような領域の区分けを、全体としてトラックフォーマットあるいはセクタフォーマットという。典型的なトラックフォーマットを図４（Ａ）、（Ｂ）に示した。
【００１６】
図４（Ａ）は、磁気ディスク上に書かれた円弧状のトラック、セクタフォーマットを、水平方向の直線トラックに変形して模式的に表現したものである。磁気ヘッドがトラックＮ上に位置決めされているときは、トラックＮ上の信号を左から右へと読み出す。１個のサーボセクタの詳細な領域分割を図４（Ｂ）に示してある。各サーボセクタはサーボ領域とデータ領域から成る。サーボ領域はさらに以下の小領域より成る。
【００１７】
ＷＲ：     (Write Recovery Field)・・・データ書き込み時に、書き込みモードからサーボ領域読み取りまでの準備時間を与える領域
ＳＳＭ：   (Servo Start Mark)・・・サーボ領域の始まりを示すマーカー領域
ＳＩＤ：   (Servo Identification Field)・・・トラック番号またはシリンダー番号が記録されている領域
ＳＢ：     (Servo Burst Field)・・・アナログ位置信号が記録されている領域
ＳＥＣＩＤ：     (Sector Identification Field)・・・セクタ番号が記録されている領域
ＤＡＴＡ： (Data Field)・・・ユーザーデータが記録される領域
【００１８】
トラック／シリンダー番号領域ＳＩＤは、磁気ヘッドがディスク半径方向（ラジアル方向、図４（Ａ）においては上下方向）に移動している途中でも正しく読めるように、グレーコードという数値表現法で書かれている。また、アナログ位置信号領域ＳＢにはいくつかの方式があるが、現在の主流はアナログ位置信号領域ＳＢ内を４つの時間領域に分け、ラジアル方向に位相差を持たせて書き込み、４つの振幅情報から、２相アナログ位置情報を得るという方式である。これは光学的位置エンコーダーと同様の２相信号を生成する。本実施形態では、磁気ヘッドの位置情報を、トラック／シリンダー番号領域ＳＩＤとアナログ位置信号領域ＳＢから磁気ヘッドによって読み取りたデータを合成して得ている。これらのトラック／シリンダー番号領域ＳＩＤとアナログ位置信号領域ＳＢに記録された位置情報が、予め磁気ディスクのデータ面に埋め込まれた（書き込まれた）位置情報である。
【００１９】
「読み書き動作時の位置決め機構とフォーマットコントロール」
回転する磁気ディスクに対して浮上する磁気ヘッドは、前記トラックフォーマットで書かれたサーボ領域情報を絶えず読みながら、読み出したサーボ領域情報中の位置情報に基づいてヘッド位置決め制御されている。ヘッド位置決め制御には、磁気ヘッドを目的のトラックまで移動させるシークと、以後そのトラックをトレース（追従）するトラックフォローイングがある。また、このようにサーボ領域情報を読みながら、データ領域に読み書きする制御を「フォーマットコントロール」といい、このようなフォーマットコントロールを実行する装置がフォーマットコントローラである。
【００２０】
次に、このような構成からなるＨＤＤ用の磁気ヘッドまたは磁気ディスクを試験（測定）する本発明の試験システムおよび試験方法について、添附図面を参照して説明する。スピンスタンドにおいて、高精度の磁気ヘッド移動機構には、Ｘ−Ｙ移動機構、ロック機構およびセンサ付きピエゾアクチュエーター微動機構の組み合わせが使用されているが、本発明はその構成を問わないので、スピンドル、ヘッド着脱機構、およびヘッド微動機構を備えた構成とし、その構成の一実施例を図３に示した。
このスピンスタンド（Spinstand）１１は、磁気ディスク（磁気ディスク媒体、プラッタ）１１１と、磁気ディスク１１１を回転させるためのエアベアリングスピンドルモータ１１３と、先端部に磁気ヘッド着脱機構１１４を備え、磁気ヘッド着脱機構１１４に装着された被測定磁気ヘッド１２１を、Ｘ−Ｙ軸方向に移動させて半径方向所定位置まで移動させる、磁気ヘッド移動機構としてのアーム１１５と、このアーム１１５をピボット１１７を中心として回転させて被測定磁気ヘッド１２１を磁気ディスク１１１の半径方向に移動させるアクチュエータ１１９を備えている。アクチュエータ１１９は、アーム１１５、すなわち被測定磁気ヘッド１２１を、指定した半径方向位置へ移動させる機能あるいは指定ピッチで半径方向に移動させる機能を有する。
【００２１】
本実施の形態では、コンピュータ、例えばパーソナルコンピュータ１６によってこのアクチュエータ１１９を駆動し、被測定磁気ヘッド１２１を所定ピッチで指定した半径方向位置に移動させる。また、現在主流となっているＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）ヘッドなどの磁気ヘッドは、独立したライトヘッドとリードヘッドを備えている。本実施の形態で試験する被測定磁気ヘッド１２１も、詳細は図示しないが、本実施の形態における磁気ヘッドは、独立したライトヘッドとリードヘッドを一体に備えたＧＭＲヘッドとする。
【００２２】
ＦＥＥ（Front-end Electronics）１２はプリアンプ１２ａと書き込みドライバ１２ｂを有していて、被測定磁気ヘッド１２１により磁気ディスク１１１に読み書きするための電気的インターフェースを構成する。
プリアンプ１２ａは、被測定磁気ヘッド１２１（リードヘッド）が磁気ディスク１１１から読み取って出力する微小信号を増幅し、増幅した読み取り信号をフォーマットコントローラ１４とリード／ライトアナライザー（Read/Write Analyzer）１５へ供給する。書き込みドライバ１２ｂは、リード／ライトアナライザー１５から出力されたデータ信号を被測定磁気ヘッド１２１（ライトヘッド）によって磁気ディスク１１１に書き込むために、データ信号を増幅する増幅器である。ＦＥＥ１２は、微小信号、高速信号を取り扱うために可及的に磁気ヘッドの近くに置く必要があるので、通常、スピンスタンド１１の内部に配置される。なお、磁気ヘッドとＦＥＥとが一体化されているものもあるが、この場合は磁気ヘッドと一体形成されたＦＥＥを利用する。
【００２３】
サーボコントローラ１３は、スピンスタンド１１上の被測定磁気ヘッド１２１の位置決め制御を行う。参照すべき位置決め情報は二つある。一つはスピンスタンド１１内のヘッド位置決め機構から出力される位置情報、つまり被測定磁気ヘッド１２１の半径方向の位置情報であり、他の一つはフォーマットコントローラ１４経由の、磁気ディスク１１１から読み取りたデータ面埋め込み位置情報（＝ＰＳ：位置信号）である。
【００２４】
フォーマットコントローラ１４は、被測定磁気ヘッド１２１が読み取りした信号から位置情報を抽出してサーボコントローラ１３に送り、さらにデータ領域のリード／ライトのためのタイミング信号をリード／ライトアナライザー１５に送る。
１セクタ内のデータを読み出すときのフォーマットコントローラー１４内のタイミングチャートの一例を図５に示した。
【００２５】
フォーマットコントローラ１４はまた本発明固有の機能として、被測定磁気ヘッド１２１によって磁気ディスク１１１に書き込んだときの磁気ヘッド位置情報を記録し、記録した位置情報をパーソナルコンピュータ１６に送る機能と、被測定磁気ヘッド１２１の目標位置に意図的なゆらぎを与える機能を持つ。
【００２６】
リード／ライトアナライザー１５は、パーソナルコンピュータ１６の指令を受けて、ＦＥＥ１２および被測定磁気ヘッド１２１を経由して、データを磁気ディスク１１１に書き込み、また、書き込んだデータを磁気ディスク１１１から読み出すなど、被測定磁気ヘッド１２１の機能試験に必要な信号処理を行う。データの書き込み、読み取りに関しては、フォーマットコントローラ１４から出力されるタイミング信号に同期して動作する。
【００２７】
パーソナルコンピュータ１６は、試験作業員の操作を受けて、スピンスタンド１１、リード／ライトアナライザー１５、フォーマットコントローラ１４を制御し、被測定磁気ヘッド１２１の機能試験を実行する検証手段として機能し、またホスト・レポーティングあるいはサーボトラック（位置情報）書き込み等を実行する機能も有する。
【００２８】
本発明の実施の形態のフォーマットコントローラー１４の詳細をブロックで図２に示す。図２において、読み取り信号（Read Signal）３０は被測定磁気ヘッド１２１から出力された読み取り信号をプリアンプ１２ａで増幅した信号であり、この増幅された読み取り信号は各検出ブロックに入力される。
【００２９】
ＰＳ′信号３１は、加算器２９から出力され、サーボコントローラ１３へ供給されるアナログあるいはディジタル位置情報である。
ＰＳ信号３２は、ＰＳメモリ２６から読み出され、パーソナルコンピュータ１６へ供給されるディジタル位置情報である。
リード／ライトタイミング信号３３は、クロック・タイミングコントローラ２７から出力され、リード／ライトアナライザー１５に供給されるタイミング情報である。
【００３０】
ＳＳＭサーチ回路２１（Search SSM）は、マーカ領域ＳＳＭの特有のデータパターンを検出し、検出したデータパターンをクロック・タイミングコントローラ２７（Clocking & Timing Controller）に供給する。
ＳＩＤ読み取り回路２２（Read SID）は、トラック／シリンダー番号領域ＳＩＤのデータを分離し、分離したトラック／シリンダー番号データをＰＳジェネレータ２４（PS Generator）に供給する。
バースト読み取り回路２３（Read Burst）は、読み取り信号３０中のアナログ位置信号領域ＳＢの信号から２相アナログ位置信号を生成してＰＳジェネレータ２４に供給する。
ＰＳジェネレータ２４は、トラック／シリンダー番号領域ＳＩＤとアナログ位置信号領域ＳＢの情報に基づいて、位置情報を生成する。
【００３１】
ＰＳゆらぎ回路（PS Swinger）２５は、位置信号ＰＳに意図的なゆらぎ信号を混入させるための乱数または繰り返し信号などを発生させて、加算器２９に出力する。
【００３２】
ＰＳメモリ（PS Memory）２６は、位置信号ＰＳ情報をディスク１回転分、記録保存（メモリ）し、保存した位置信号ＰＳ情報を、パーソナルコンピュータ１６の指令によりパーソナルコンピュータ１６にＰＳ位置信号３２として送出する。
【００３３】
クロック・タイミングコントローラ（Clocking & Timing Controller）２７は、ＳＳＭサーチ回路２１からのＳＳＭ検出タイミング信号および読み取り信号３０に基づいて、フォーマットコントローラ１４内部の制御タイミング信号（System Timing）２８およびリード／ライトタイミング信号３３（Read/Write Timing）を生成する。
加算器（Adder）２９は、合成位置信号ＰＳ′に、ＰＳゆらぎ回路２５からのゆらぎ信号を印加させる加算器である。
【００３４】
これらの各回路および機能のうち、ＰＳゆらぎ回路２５とＰＳメモリ２６が本発明の実施の形態固有の回路および機能である。また、各ブロックのうちＳＳＭサーチ回路２１、ＳＩＤ読み取り回路２２、バースト読み取り回路２３、タイミング・クロックコントローラ２７はハードウェア（電子回路）により構成される。ＰＳジェネレータ２４、ＰＳゆらぎ回路２５、ＰＳメモリ２６、および加算器２９は、ディジタル信号処理プロセッサ（ＤＳＰ）などのマイクロプロセッサおよび所定のマイクロプログラムによってソフトウェア的に構成される。
【００３５】
図１に示した基本的構成は従来のセクターサーボ技術による追従制御の場合と同様であるが、本発明は、フォーマットコントローラ１４の機能と、全体の試験方法に特徴を有する。そのフォーマットコントローラ１４の機能および全体の試験方法を以下説明する。
【００３６】
フォーマットコントローラ１４の機能は次の通りである。
(3-1)  読み取り信号からセクタータイミングを抽出し、リード／ライトアナライザー１５にリード／ライトのタイミング信号を供給する。
(3-2)  読み取り信号からトラック位置情報を抽出し、サーボコントローラー１３に供給する。
(3-3)  トラック位置情報（位置ずれ情報）を回転数とセクタ数によって定まる所定サンプリングタイムで記録し、パソコン１６に転送する。
(3-4)  意図的に位置ずれゆらぎを発生させる。
以上の(3-1)〜(3-4)の機能のうち、(3-1)、(3-2)の機能は従来同様の機能であるが、(3-3)および(3-4)の機能が本実施形態特有の機能である。
【００３７】
また、従来の磁気ヘッドの試験方法では、
(4-1)  可能な限り忠実に追従制御を行い、
(4-2)  結果としての位置ずれを確認しないまま、（位置ずれが無いものとして）読み書き試験を行い、
(4-3)  位置ずれをパラメータとする測定項目（トラックプロファイル試験など）では、目標位置を指定ピッチで変化させながら多数回の測定を繰り返していた。
【００３８】
これに対して本発明の磁気ヘッドの試験方法は、
(5-1)  可能な限り忠実に追従制御を行うモードの他に、意図的に被測定磁気ヘッドの位置ずれを起こすモードを持たせ、
(5-2)  磁気ディスク上の磁気を消去する事前消去時、書き込み時、読み取り時の各時点での位置ずれ情報（位置情報）を記録しておき、位置ずれ情報をパラメータとした測定結果を得て、
(5-3)  位置ずれをパラメータとする測定項目、例えばトラックプロファイル試験などでは、意図的に位置ずれゆらぎを発生させて、少数回の測定で試験を完了させる方法を採用することもできる。
(5-4)  位置ずれをパラメータとしない測定項目では可能な限り忠実に追従制御を行うが、位置ずれが指定範囲内の仕様を満足するような場合のみ測定結果を選択し、残りの測定結果は使用しないこと、
に特徴を有する。
【００３９】
「等価高精度位置決め方法」
ＨＤＤにおいて高トラック密度（単位：TPI (Track per Inch )）を実現するためには、狭トラック幅の磁気ヘッドを使わなければならない。一方、狭トラック幅で書かれたデータを読み出すためには、高精度な位置決めが必要となる。最近の磁気ヘッドは、独立したリードヘッドとライトヘッドで構成されているので、磁気ヘッドの特性を測定する場合は通常、被測定磁気ヘッド自身を用いてデータを書き込み（セルフライティング）、その後その信号を読み取って解析する。一般に、設計上の理由あるいは製造工程で発生する機械的、組み立て誤差によりリードヘッドとライトヘッドの位置ずれが発生するため、予め書き込み位置と位置のずれ量（Read-Write Offset）を測定しておき、読み取ったときはその測定値分リードヘッドを逆方向にずらした上で信号を読むように制御する必要がある。
【００４０】
そこで、本発明の実施形態は、磁気ヘッドの読み書き位置ずれ量を高精度に測定、試験する方法およびそのシステムを提供する。さらに本発明の実施形態は、磁気ヘッドの測定において、その読み書き位置ずれ量を使用して書き込みデータの真上にリードヘッドが来るように高精度に位置決めする制御方法および制御システムの併用が可能であり、推奨される。
【００４１】
本試験システムによる試験方法について説明する。被測定磁気ヘッドの読み書き位置ずれ量（リードライトオフセット）等を高精度に測定する方法として「トラックプロファイル試験」がある。従来のトラックプロファイル試験方法は、データを磁気ディスクに書き込んだ後、少しずつ半径方向の位置をずらしながら読み取り信号の大きさ（振幅）を測定し、位置−振幅の関係を用いてリード／ライトオフセット（Read/Write Offset：読み書き位置ずれ）、ライトヘッドの有効書き込み幅（Write Width）、リードヘッドの有効読み取り幅（Read Width）を測定するというものである。この従来方法での問題は、スピンドルモーターのランダムなゆれ（ＮＲＲＯ：非繰返し的芯ずれ）、位置決め機構の振動、あるいはサーボトラックライターでの位置情報書き込み時のゆれなどに起因する位置ずれのため、位置分解能が悪くなることである。そのためこの従来方法での位置分解能の限界は10nm程度であり、この位置分解能で読み書き位置ずれ（リードライトオフセット）を測定する場合に測定可能なトラック密度は約200KTPIが限界である。トラック密度が200KTPIのときのトラックピッチは125nm、書き込みトラック幅は90nm程度である。
【００４２】
「トラックプロファイル試験の等価高精度位置決め方法」
本発明の実施の形態は、従来の機械精度のスピンスタンドを使用して、より高精度のトラックプロファイル試験などの測定、試験を可能にするものである。次に、本発明のトラックプロファイル試験方法の実施の形態について説明する。この実施の形態では、スピンスタンド１１を含め、全体の動作、処理をマイクロコンピュータ１６によって制御する。また、本発明の試験方法は、位置ずれをパラメータとする他の試験項目にも適用できる。例えば、位置ずれ対読み取りビット誤り率ＢＥＲ（Bit Error Rate）のバスタブカーブ試験なども含まれる。
【００４３】
図６は、本実施の形態のトラックプロファイル試験の等価高精度位置決め方法に関する概要を示すフローチャートである。この処理に入る前に、磁気ディスク１１１を定速回転させた状態で、少なくとも１トラック分、望ましくは数トラック分のサーボライティングを実行する。つまり、前記磁気ディスクを非繰り返し性の芯ぶれが少ないディスク回転速度で所定半径方向試験範囲よりも広い所定範囲を基準磁気ヘッドまたは被測定磁気ヘッドによりサーボライティングする。このサーボライティングは、基準磁気ヘッドを使用して実行してもよいし、被測定磁気ヘッドを使用して実行してもよい。サーボライティングが終了したら、磁気ディスク１１１を、実装されるＨＤＤの回転数に対応する回転数で定速回転させる。この状態で、消去ステップ数をＮ、読み取りステップ数をＭとし以下の処理を実行する。
【００４４】
(ステップ１)（事前消去)  まず、予めフォーマットされた磁気ディスク１１１上の一つの試験範囲について、被測定磁気ヘッド１２１の半径方向位置をずらしながら各セクタのデータ領域を消去する（ステップ１（以下、ステップを「Ｓ」と称する。）。その際ＰＳメモリ２６には、各消去時に被測定磁気ヘッド１２１が磁気ディスク１１１から読み取りた位置情報をＰＥ（ｉ、ｔ）として記録する。ここにｉは半径方向の消去目標位置のインデックス、ｔは円周方向のセクタ番号である。この消去を、以下「事前消去」という。
【００４５】
事前消去処理のフローチャートを図８に、磁気ディスク１１１全体の様子を図９に、事前消去した領域の一部拡大図を図１０、１１に示した。これらの図８〜１１を参照して、事前消去処理をさらに詳細に説明する。
パソコン１６は、まず変数ｉに初期値１をセットし（Ｓ１０１）、スピンスタンド１１を介して被測定磁気ヘッド１２１を消去目標位置に移動させる（Ｓ１０３）。
次にパソコン１６は、リード／ライトアナライザー１５、ＦＥＥ１２を介して、被測定磁気ヘッド１２１によって各セクタのデータ領域を消去させながら、各消去時の消去位置ＰＥ（ｉ、ｔ）をフォーマットコントローラ１４によりＰＳメモリ２６に記録する（Ｓ１０５）。ただし、変数ｉは半径方向の消去目標位置のインデックスであって、ｉ＝１、２、・・・、Ｎである。また変数ｔはセクタ番号であって、ｔ＝１、２、・・・、Ｓｃである。読込み時に各セクタ番号ｔは、フォーマットコントローラ１４により自動的にインクリメントされる。
【００４６】
１トラックの所定範囲分の消去が終了すると、変数ｉに１加算（ｉ＝ｉ＋１）する（Ｓ１０５）。そしてｉ＜＝Ｎならば、被測定磁気ヘッド１２１を次の消去目標の位置に移動させる（Ｓ１０３）。つまり、被測定磁気ヘッド１２１を半径方向に所定ピッチ（長さ）だけ移動させる。そして１周分、消去を行いながら消去時の実消去位置ＰＥ（ｉ、ｔ）を磁気ディスク１１１から読み取り、ＰＳメモリ２６に書き込む。なお、被測定磁気ヘッド１２１を半径方向に移動させるずらし量である所定ピッチは、図１０から明らかな通り、被測定磁気ヘッド１２１のライトヘッド（Write Head）の幅よりも狭い。
以上の消去処理を、ｉ＝１からｉ＝Ｎまでｉを１ずつ加算しながらＮ周分繰り返す（Ｓ１０７；Ｎ、Ｓ１０３）。
【００４７】
Ｎ周分の消去が終了すると、消去した範囲中、試験に使用する範囲が有効かどうかを検証してリターンする（Ｓ１０７；Ｙ、Ｓ１０９）。本発明の実施形態では、有効でない範囲、セクタについては追加の消去ステップを実行して、所定の試験範囲全てを有効にする。この場合、再消去処理を所定回数繰り返しても有効にできなかったときは、通常、その磁気ヘッドまたは磁気ディスクは不良であると判断して処理を終了する。また、本発明の別の実施形態では、有効でない範囲、セクタであると判定した範囲、セクタは試験に使用しない。
【００４８】
事前消去の有効性の検証、判定に関して説明する。ここで、図１０は、試験範囲内の全てのセクタで事前消去が成功した場合を示し、図１１は試験範囲内で、事前消去に失敗したセクタが存在する場合を示している。図１１には、事前消去位置ＰＥ（２、１）とＰＥ（３、１）の間、事前消去位置ＰＥ（１、２）とＰＥ（２、２）の間、事前消去位置ＰＥ（１、Ｎｃ）と（ＰＥ２、Ｓｃ）の間、事前消去位置ＰＥ（Ｎ−１、Ｎｃ）とＰＥ（Ｎ、Ｎｃ）の間に消去されていない部分が残っている。つまり、この失敗例ではｔ＝１、２、Ｎｃが事前消去に失敗したセクタである。
【００４９】
以下、実際の事前消去位置ＰＥ（ｉ、ｔ）と、測定範囲より事前消去が有効であるかどうかを判定するアルゴリズムの望ましい２通りの実施例を、図１２、１３、図１４、１５に示す。
【００５０】
（事前消去の有効性検証アルゴリズム１）
事前消去の有効性検証アルゴリズム１の模式図を図１２に、事前消去の有効性検証アルゴリズム１のフローチャートを図１３に示す。この実施例において消去の有効性を調べる範囲は、測定中心位置をＰｃ、半径方向の設定測定範囲を２Ｗｔとすると、測定中心位置Ｐｃを中心として半径方向に（Ｐｃ-Ｗｔ）〜（Ｐｃ＋Ｗｔ）の範囲である。有効性検証アルゴリズム１では、図１２に示すように、測定範囲２Ｗｔを０〜ＮにＮ等分する（図１２に示した実施例ではＮ＝１０）。そしてその位置の消去判定用ビットとして事前消去判定ビットＥＦ（ｊ、ｔ）（“０”：未消去、“１”：消去）を利用する。ある事前消去位置ＰＥ（ｉ、ｔ）における消去の有効範囲に存在する全ての事前消去判定ビットＥＦ（ｊ、ｔ）を“１”にセットする。
【００５１】
図１２において事前消去位置ＰＥ（２、ｔ）を例に説明する。このとき、事前消去判定ビットＥＦ（１、ｔ）、ＥＦ（２、ｔ）、ＥＦ（３、ｔ）のビットが“１”となる。 そして全ての事前消去位置ＰＥ(ｉ、ｔ)に関して上記事前消去処理を繰り返す。 事前消去有効性の判定方法は、事前消去判定ビットＥＦ（ｊ、ｔ）が全てのｊ、ｔに関して“１”の場合を成功とし、値が“０”である事前消去判定ビットＥＦ（ｊ、ｔ）がひとつでも存在する場合は失敗とする。もしも失敗の場合には、事前消去判定ビットＥＦ（ｊ、ｔ）の値が“０”である（ｊ、ｔ）の位置で追加消去を行う。図１２では、事前消去位置ＰＥ（４、ｔ）とＰＥ（５、ｔ）との間に未消去領域が残されているので、この未消去領域、すなわちｊが９の（９、ｔ）位置に関して追加消去の実行が必要である。そこで本実施例では、ｊ＝９の（９、ｔ）セクタについて追加消去する。判定結果が有効となるまでこの操作を繰り返すことで、測定範囲内の完全な事前消去を保証できる。
【００５２】
図１３のフローチャートにおいて、Ｓ１２１、Ｓ１２３、Ｓ１２５は、ｊ＝１〜Ｎの事前消去判定ビットＥＦ（ｊ、ｔ）を“０”にリセットする処理である。Ｓ１２７〜Ｓ１３９は、事前消去範囲が有効かどうかを、ｉ＝１〜ＮのＮ回繰り返す処理である。Ｓ１２９の
LP＝PE(i, t) - Pc - Ww／２
UP＝PE(i, t) - Pc＋Ww／２
におけるＬＰ、ＵＰは消去ステップｉの実測位置ＰＥ（ｉ、ｔ）で消去可能な範囲の下限および上限である。そして、この下限値ＬＰと上限値ＵＰに対応するＥＦ（ｊ、ｔ）のインデックスｊの下限および上限すなわちＳｔおよびＥｄを求め、この範囲のＥＦ（ｊ、ｔ）をすべて“１”にセットする。この操作をすべての消去ステップｉについて実行することによりＥＦ（ｊ、ｔ）へのマーキングが完了する。
（Ｓ１２７〜Ｓ１３９）。なお、「Ｗｗ」は、書き込み幅Ｗｗ（Write Width）のことであり、測定前は「（正確なＷｗの推定値として）磁気ヘッドの設計仕様としてあらかじめ入力された設計有効書き込み幅」となり、測定後は「(トラックプロファイルテストの結果として正確に)測定された測定有効書き込み幅」となる。
【００５３】
Ｓ１２９における下記計算式は、前項で説明したＳｔおよびＥｄを求めるためのアルゴリズムを実現するものである。
iLP＝Ｎ×LP／（2Wt）＋N／2
iUP＝Ｎ×UP／（2Wt）＋N／2
St＝Int（iLP）＋１
St＝Max（St, 0）        Max（St, 0）はＳｔと０の最大値をとる意であり、Ｓｔが０より小さい場合はＳｔ＝０とする。
Ed＝Int（iUP）
Ed＝Min（Ed, N）        Min（Ed, N）はＥｄとＮの最小値をとる意であり、ＳｔがＮより大きい場合はＳｔ＝Ｎとする。
ここで、iLP、iUPはそれぞれ下限値ＬＰと上限値ＵＰの位置を図１２左端の分割領域の数値で表わした正の実数を意味する。Intは小数点以下を切り捨てる操作である。
【００５４】
そして、事前消去の不完全な消去領域ｊが存在するかどうかの判定をｊ＝０〜Ｎについて実行し（Ｓ１４１、Ｓ１４３、Ｓ１４７、Ｓ１４９）、不完全な消去領域が存在しなければＳＣ（ｔ）に“１”をセットして処理を終了する（Ｓ１４９；Ｙ、Ｓ１５１）。もし不完全な領域が存在すれば、ＳＣ（ｔ）に“０”をセットする（Ｓ１４３；Ｙ、Ｓ１４５）。
【００５５】
（事前消去の有効性検証アルゴリズム２）
事前消去の有効性検証アルゴリズム２の模式図を図１４に、事前消去の有効性アルゴリズム２のフローチャートを図１５に示す。
図１４には、ある一つのセクタ（ｔ=１）に関して、事前消去の進行（ｉが増えていく）に伴い、独立して存在する消去領域が変化していく様子を示している。この実施の形態では、消去領域が重複する場合は重複する消去領域を統合して一つの消去領域としている。同図において、縦軸は半径方向、横軸は時間の経過あるいは消去ステップの順番を表している。
【００５６】
事前消去がｉ＝５で終了したとき、このセクタに関して独立して存在する領域は、消去領域Ａおよび消去領域Ｂである。ここで有効性判定を実行すると、消去領域Ａと消去領域Ｂは、どちらも測定範囲を単独で満たすことは出来ない。従ってこのままでは、このセクタは利用不可である。そこでこの場合測定範囲内に存在する、各消去領域Ａ、Ｂの隙間の中心位置（LPA＋UPB）／２を目標位置として追加消去を実行する。結果として消去領域Ａと消去領域Ｂは消去領域Cに統合される。図より明らかであるが、この消去領域Cは測定範囲をカバーしている。 このような判定をすべてのセクタｔについて行なう。
【００５７】
図１５は、一つのセクタについての領域統合処理を示している。先ず、消去領域ＰＥ（ｉ、ｔ）における消去有効範囲の上限ＵＰ（ｉ）および下限ＬＰ（ｉ）を求め、この消去領域が利用されているかどうかを識別する消去領域利用ビットＢ（ｉ、ｔ）に使用している旨を示す“１”をセットする処理を、ｉ＝１からｉ＝Ｍまで繰り返す（Ｓ１６１〜Ｓ１６５）。消去領域利用ビットＢ（ｉ、ｔ）は、利用していれば“１”、利用していなければ“０”である。
次に、消去領域ＰＥ（ｉ、ｔ）が隣り合う次の消去領域ＰＥ（ｉ＋１、ｔ）と重なり合うかどうかを判定し、重なり合う場合は二つの領域を統合する処理（Ｓ１７１〜Ｓ１７５）を、ｉ＝２からｉ＝Ｍまで繰り返す（Ｓ１６７〜Ｓ１８３）。ここで、Ｓ１７１において、Ｄｉｓｔは統合前のｉ番の消去領域の有効消去範囲の中心位置と、統合したｊ番目の統合領域の有効消去範囲の中心位置までの差の絶対値（＝｜（LP(i)＋UP(i)）／２−（LP(j)＋UP(j)）／２｜）、
Ｌｅｎは、  （＝（UP(i) - LP(i)）／２＋（UP(j) - LP(j)）／２）である。
この実施形態では、二つの領域が重複する場合（Ｄｉｓｔ≦Ｌｅｎ）、下限値ＬＰ（ｉ）、ＬＰ（ｊ）の内、小さい方を統合した領域の下限値ＬＰ（ｉ）とし、上限値ＵＰ（ｉ）、ＵＰ（ｊ）の内、大きい方を統合した領域の上限値ＬＰ（ｉ）とし、統合された領域のＢ（ｊ、ｔ）に“０”をセットする処理によって領域を統合する（Ｓ１７５）。
以上の処理を、ｉ＝Ｍになるまで繰り返す。図１４に示した実施例では、ｉ＝１からｉ＝５まで繰り返し、消去領域ＰＥ（１、ｔ）、ＰＥ（２、ｔ）およびＰＥ（３、ｔ）が統合された領域Ａと、領域Ａに統合されなかった消去領域ＰＥ（４、ｔ）およびＰＥ（５、ｔ）が統合領域Ｂとして残った状態が示されている。
【００５８】
Ｓ１６７〜Ｓ１８３による統合処理が終了したら、最終的に残った領域、つまりＢ（ｉ、ｔ）に“１”がセットされている統合領域が測定範囲を満足するかどうかを判定し、満足していれば、そのセクタ番号ｔのセクタは事前消去成功である旨を識別するビットＳＣ（ｔ）に“１”をセットし（Ｓ１８７；Ｙ、Ｓ１８９）、満足していなければビットＳＣ（ｔ）に“０”をセットする（Ｓ１８７；Ｎ、Ｓ１９１〜Ｓ１９５）。
【００５９】
上記の消去有効性検証アルゴリズムの実施形態においてビットＳＣ（ｉ）に“０”がセットされた場合、つまり測定範囲を満足する統合領域が得られなかった場合は、統合領域の下限値ＬＰと他の統合領域の上限値ＵＰとの中間位置を目標にして消去し、この消去し、統合した領域と新たに消去した領域とについて、図１５の事前消去の有効性検証処理を実行する。
【００６０】
(ステップ２)    （信号書き込み処理）
事前消去が終了すると、指定周波数による信号書き込み処理を実行する（Ｓ２）。この信号書き込み処理のフローチャートを図１６に示した。
まず、試験範囲内半径方向中央部の位置を指定し、その位置に被測定磁気ヘッド１２１を移動させて（Ｓ２０３）、指定周波数の信号を磁気ディスク１１１のデータ領域に書き込みながら、その書き込み時の実書き込み位置ＰＷ（ｔ）をＰＳメモリ２６に記録する。
【００６１】
(ステップ３)  （信号読取処理）
次に、読み取り指定範囲内において、被測定磁気ヘッド１２１の位置を指定のピッチ（半径方向長）で段階的に変えながら、被測定磁気ヘッド１２１で信号を読み取り、読み取り信号の振幅Ａ（ｉ、ｔ）をアナライザを介してパソコン１６に取り込むと同時に、領域ＳＩＤ、ＳＢに書き込まれている磁気ディス１１１上の位置情報ＰＲ(Ｉ、ｔ)をＰＳメモリ２６に記録する。パソコン１６はＰＳメモリ２６から記録し実読み取り位置ＰＲ（ｉ、ｔ）を読み取って計算に利用する。この処理を、被測定磁気ヘッド１２１をｉ＝１、２、・・・、Ｍに対応する位置に所定ピッチで移動させて繰り返す。
【００６２】
この信号読み取り処理のフローチャートを図１７に示した。パソコン１６は、信号読み取り処理において、まず変数ｉに初期値１をセットし（Ｓ３０１）、スピンスタンドを介して被測定磁気ヘッド１１１を変数ｉ＝１で設定される初期位置まで移動させる（Ｓ３０３、Ｓ３０５）。そしてｔ＝１〜Ｎｃまでの各セクタについて、Ｓ２で被測定磁気ディスク１１１に書き込んだデータを読み出す（Ｓ３０７）。読み取りの際、振幅Ａ（ｉ、ｔ）をパソコン１６に取り込むと同時にディスクの実際の位置情報ＰＲ（ｉ、ｔ）をＰＳメモリ２６に記憶させる。パソコン１６はＰＳメモリ２６から実読み取り位置ＰＲ（ｉ、ｔ）を読み出して計算に利用する。
【００６３】
以上の処理を、ｉ＝１からｉ＝Ｍになるまで、ｉを１ずつ加算しながらＭ回繰り返し（Ｓ３０９；Ｎ、Ｓ３０３〜Ｓ３０７）、Ｍ回繰り返したらリターンする（Ｓ３０９；Ｙ）。
【００６５】
（ステップ４）ライトヘッドとリードヘッドの半径方向の実際の距離である実距離Ｄ（ｉ、ｔ）を計算する（Ｓ４）。実際の距離を計算する計算フローチャートを図１８に、磁気ディスク記録面の様子を模式的に図１９に示した。この実距離Ｄ（ｉ、ｔ）がリードライトオフセットである。
【００６６】
この図はある任意のセクタ番号ｔに関して示してあるが、この計算処理をｔ＝１、２、・・・Ｓｃについて繰り返し実行する。
まず、変数ｉに初期値１を入れる（Ｓ４０１）。
次に、式、
Ｄ（ｉ、ｔ）＝ＰＲ（ｉ、ｔ）−ＰＷ（ｔ）
によりライト時とリード時の実際の距離を求める（Ｓ４０３）。そして、変数ｉに１加算し、ｉ＞Ｍでなければ、Ｓ４０３に戻って以上の処理を繰り返す（Ｓ４０３、Ｓ４０５；Ｎ）。そして、ｉ＞Ｍになったらリターンする（Ｓ４0５；Ｙ）。
【００６７】
（ステップ５）  ステップ４の処理で計算された、実距離Ｄ（ｉ、ｔ）と振幅Ａ（ｉ、ｔ）の関係を利用して、リードライトオフセット（Read Write Offset）、書き込み幅Ｗｗ（Write Width）、およびリード幅Ｒｗ（Read Width）を計算する。この計算方法にはカーブフィッティングなどの公知の方法を用いる。
【００６８】
図２０には、ステップ４の処理で得られた実距離Ｄ（ｉ、ｔ）と振幅Ａ（ｉ、ｔ）との関係をカーブフィッティング法で求めてグラフにプロットした図を示している。同図において、縦軸は振幅Ａ（ｉ、ｔ）の大きさを、横軸は半径方向位置を示している。白抜きのドットは横軸に設定値を用い、黒塗りのドットは横軸に実測距離Ｄ（ｉ、ｔ）を利用している。黒塗りのプロットを台形近似した場合のフィッティング誤差は、白抜きのプロットを利用した場合に比べ非常に小さい。このように本発明の方法によれば、精度の高い測定結果を得ることができる。
【００６９】
ステップ３の他の実施例として、指定のピッチを粗くして、読み取り時にランダムなあるいは周期的な位置ゆらぎを与えて被測定磁気ヘッドを半径方向に振動させて読み取り回数を減らす方法がある。被測定磁気ヘッドにゆらぎを与えることで、指定ピッチで移動させた被測定磁気ヘッドが所定範囲において振動するので、被測定磁気ヘッドをこの所定範囲内よりも狭いピッチで移動させるのと同様の効果が得られる。この方法によれば、トラックプロファイル試験の時間を短縮することができる。なお、磁気ヘッドの位置ゆらぎは、ＰＳゆらぎ回路２５によって発生させる。
【００７０】
「オーバーライト試験の等価高精度位置決め方法」
オーバーライト試験のような磁気ヘッドの位置ずれをパラメータとしない試験項目については、従来は、前述のトラックプロファイル試験で測定した読み書き位置ずれ量を用いて、書き込みデータトラックとリードヘッドの位置が出来るだけ一致するように追従制御させている。しかし、従来の方法では、スピンドルモーターのランダムなゆれ（NRRO：非繰返し的芯ずれ）、位置決め機構の振動、あるいはサーボトラックライターでの位置情報書き込み時のゆれなどに起因する位置ずれは避けられず、それらが、試験できる磁気ヘッドのトラック幅の下限を決定していた。特にオーバーライト試験は位置ずれに極めて敏感なため、試験の精度の重大な劣化要因ともなっている。そのため既存の方法での限界繰り返し位置精度10nm程度に対応する最大トラック密度は200KTPI程度となっていた。
【００７１】
本発明の実施形態の方法は、従来の機械精度のサーボトラックライターを使用してより高精度の位置決め（等価高精度位置決め）を実現する。この本実施形態の等価高精度位置決め方法について説明する。この方法は、図７に本発明の実施形態のフローチャートとして示した。図６示したトラックプロファイル試験に関する等価位置決めアルゴリズムと同様に、事前消去処理（ステップ２１）、信号書き込み処理（低周波数信号書込み）（ステップ２２）、信号読み取り処理（低周波数信号読み取り（ステップ２３）、高周波数信号書込み（上書き）（ステップ２４）、低周波数信号読み取り（ステップ２５）、実際の距離計算処理（ステップ２６）、測定値の計算処理（ステップ２７）を有する。ここで事前消去処理、信号書き込み処理は図６に示した実施形態の事前消去処理（Ｓ１）、信号書き込み処理（Ｓ２）と同様である。信号読み取り処理は、図６に示した実施形態の信号読み取り処理（Ｓ３）に非常に類似してる。違いは、読取時に読み取り位置を書き込み時の位置プラス読取り書込みずれ（リードライトオフセット）として設定し、磁気ヘッドを移動して読取りを行うこと、また位置ずれ情報をパラメータとしないので、測定する位置は一カ所であること、である。
【００７２】
（ステップ２１）（事前消去処理）
基本的にはステップ１と同様の処理である。ただし、前述のトラックプロファイル試験に比して、消去ステップ数Ｎは小さく、試験範囲も狭くてよい。位置ずれ情報をパラメータとしていないからである。
【００７３】
（ステップ２２）（低周波数信号書き込み）
基本的にはステップ２と同様の信号書き込み処理である。ただし、書き込む信号の周波数はＬＦ（低周波数）成分とする。またこの時の実書込み位置ＰＷＬＦ（ｉ、ｔ）をＰＳメモリ２６に記憶する。
【００７４】
（ステップ２３）（１回目の低周波数信号読み取り）
基本的にはステップ３と同様の１回目の低周波数信号読み取り処理であるが、読み取る位置は１つだけである。また読取り位置は、ステップ２２で指定した書込み目標位置にリードライトオフセット（読み書き位置ずれ量）を加えた位置を設定位置とする。また設定位置において被測定磁気ヘッド１２１とスペクトラムアナライザを介してＬＦ成分の振幅ＡＬＦＢ（ｔ）を測定し、パソコン１６で記録する。このとき、実読み取り位置ＰＲＢ（ｔ）もＰＳメモリ２６に記録する。
【００７５】
（ステップ２４）（高周波数信号書き込み）
基本的には（ステップ２２）と同様の信号書き込み（上書き）処理である。ただし書き込む信号の周波数はＨＦ（高周波数）とする。またこの時の実書込み位置ＰＷＨＦ（ｔ）をＰＳメモリ２６に記憶する。
【００７６】
（ステップ２５）（２回目の低周波数信号読み取り）
基本的には（ステップ２３）と同様の２回目の低周波数信号読み取り処理であるが、読取る位置は１つだけである。また読取り位置は（ステップ２２）で指定した書込み目標位置にリードライトオフセット（読み書き位置ずれ量）を加えた位置を設定位置とする。また設定位置において被測定磁気ヘッド１２１とスペクトラムアナライザを介してＬＦ成分の振幅ＡＬＦＡ（ｔ）を測定し、パソコン１６で記録する。このとき、実読み取り位置ＰＲＡ（ｔ）もＰＳメモリ２６に記憶する。
【００７７】
（ステップ２６）（実際の距離計算）
ステップ２２で記憶したＰＷＬＦ（ｔ）に対してのステップ２３、ステップ２４、ステップ２５におけるヘッドの実際の位置関係（位置ずれ）を示す値をD３（ｔ）、Ｄ４（ｔ）、Ｄ５（ｔ）として考えると、
D3(T)＝PRB(t)−PwLF(t)−Read#Write#Offset
D4(t)＝PwHF(t)−PwLF(t)
D5(t)＝PRA(t)−PwLF(t)−Read＿Write＿Offset
である。ただし、Read#Write#Offsetは読取り書込みずれ量である。
そして、予め設定したしきい値以内のD３（ｔ）、Ｄ４（ｔ）、Ｄ５（ｔ）を選択する。図２１にオーバーライト試験（Over Write Test）における各処理における位置ずれの関係をグラフで示した。図２１において、横軸は各処理の位置ずれＤ３、Ｄ４、Ｄ５であり、縦軸はステップ２３、ステップ２５に関してはＬＦ成分の読取り測定振幅、ステップ２４に関しては意味を持たない。また、図において記号「○」をステップ２３、「△」をステップ２４、「□」をステップ２５でそれぞれ測定した値としてプロットしてある。
【００７８】
（ステップ２７）（オーバーライト測定値の計算）
ステップ２６で計算した各処理における位置ずれが予め設定されるしきい値以下であるセクタに関して測定値を利用する。図２１より明らかであるが、全ての処理がしきい値以内に納まるセクタは４、５番であることが分かる。従って測定値の計算には４、５番のセクタの値が利用できる。上記の有効セクタにおける測定を利用して統計処理（平均値、標準偏差など）を公知の方法で処理し、試験結果を得る。
【００７９】
（ステップ２７）（オーバーライト測定値の計算の別法）
オーバーライト試験においてはＨＦ上書き時（ステップ２４）と読み取り時（ステップ２３および２５）のＬＦ書きこみ時（ステップ２２）に対するそれぞれの位置ずれ量に応じて残留ＬＦ成分の大きさが変化する。すなわちＨＦ上書き時（ステップ２４）の位置ずれに対してはＶ字溝状の振幅変化をし、また、読み取り時（ステップ２５）の位置ずれに対しては台形状の振幅変化をする。 読み取り時（ステップ２３）の位置ずれに対してはやはり台形状の振幅変化をするが、これはオーバーライト測定値においては分母となる量である。これらの性質を使えば消去の有効なすべてのセクタを利用してカーブフィッティングを行なうことにより極めて高精度なオーバーライト試験が可能になる。
【００８０】
以上の通り本発明の実施の形態によれば、実質的に、スピンスタンドの追従精度、およびサーボトラックライト精度以上の高精度の位置決めが可能になる。
【００８１】
以上の実施の形態の説明では、１個の磁気ヘッドについての試験として説明したが、複数の磁気ヘッドが装着されるヘッドスタックアセンブリにも適用できる。この場合は複数の磁気ディスクを備え、各磁気ディスクの記録面および磁気ヘッド毎に以上の試験方法を実施する。また、被測定磁気ヘッド１２１の試験としたが、磁気ヘッドを基準磁気ヘッドに代えて、磁気ディスクの試験にすることも可能である。
【００８２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り本発明は、被測定磁気ヘッドにより磁気ディスクの所定領域について消去、書き込み、読み取りを行う際に、磁気ディスクに書き込まれた領域情報とともに、磁気ヘッド位置情報も記憶手段に記録し、利用するので、磁気ディスク試験装置の追従精度、およびサーボトラックライト精度に依存しない実質的に高精度の位置決めが可能となる。従って、従来の精度の機械装置に本発明の装置・手法を適用することにより機械精度を超えた高精度の測定が可能になる。
本発明における精度の限界はデータ面埋め込みのセクタサーボ情報の絶対精度ではなく繰り返し精度であり、少なくともＨＤＤ製品のトラック密度と同程度以上の精度を得ることができるので、試験装置としての測定精度を飛躍的に向上させることができる。
さらに本発明によれば、トラックプロファイル試験などの試験時間を著しく短縮出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の磁気ディスクドライブ用磁気ヘッドの試験方法を適用する試験装置の実施の形態の概要をブロックで示す図である。
【図２】  同試験装置のフォーマットコントローラの主要構成の一実施例をブロックで示す図である。
【図３】  同試験装置のスピンスタンドの概要を示す図である。
【図４】  同磁気ディスクのフォーマットの一例を示す図である。
【図５】  同磁気ディスクのセクタを読み出すタイミングチャートを示す図である。
【図６】  本発明の試験方法の第１の実施形態の概要をフローチャートで示す図である。
【図７】  本発明の試験方法の第２の実施形態の概要をフローチャートで示す図である。
【図８】  同実施の形態の事前消去処理に関する実施例をフローチャートで示す図である。
【図９】  同実施形態によって事前消去された磁気ディスク上のセクタ位置情報を示す図である。
【図１０】  同実施形態における事前消去が有効な場合の磁気ディスク面の様子を模式的に示す図である。
【図１１】  同実施形態における事前消去を失敗したセクタが存在する場合の磁気ディスク面の様子を模式的に示す図である。
【図１２】  同実施形態における事前消去の有効性検証の第１の実施例の様子を示す図である。
【図１３】  同実施形態における事前消去の有効性検証に関する第１の実施例のフローチャートを示す図である。
【図１４】  同実施形態における事前消去の有効性検証の第２の実施例の様子を示す図である。
【図１５】  同実施形態における事前消去の有効性検証に関する第２の実施例のフローチャートを示す図である。
【図１６】  同実施形態における信号書き込み処理に関するフローチャートを示す図である。
【図１７】  同実施形態における信号読み取り処理に関するフローチャートを示す図である。
【図１８】  ライトヘッドとリードヘッドの実際の距離を計算する処理に関するフローチャートを示す図である。
【図１９】  実際の距離を計算するときの磁気ディスク記録面の様子を模式的に示す図である。
【図２０】  本発明のトラックプロファイル試験による効果をグラフで説明する図である。
【図２１】  本発明のオーバーライト試験における位置ずれの判定の様子をグラフで示す図である。
【符号の説明】
１１  スピンスタンド
１２  ＦＥＥ
１２ａ  プリアンプ
１２ｂ  書き込みドライバ
１３  サーボコントローラ
１４  フォーマットコントローラ
１５  リード／ライトアナライザー
１６  パーソナルコンピュータ
２１  ＳＳＭサーチ回路
２２  ＳＩＤリード回路
２４  ＰＳジェネレータ
２５  ＰＳゆらぎ回路
２６  ＰＳメモリ
２７  クロック・タイミングコントローラ
１１１  磁気ディスク
１１５  アーム
１１９  アクチュエータ
１２１  被測定磁気ヘッド（磁気ヘッド）
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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