ＭＲ素子試験装置およびＭＲ素子試験装置の自己故障診断方法
【課題】 本発明はＭＲ素子試験装置に関し、より詳細には被試験体に磁界印可を行う電磁石ユニットに対する自己故障診断機能を備えると共に、電磁石ユニットの磁極面が広い領域で均一な磁界分布を有するＭＲ素子試験装置に関するものである。
【解決手段】 本発明のＭＲ素子試験装置は、対向する２つの磁極面から交番磁界を発生する電磁石と、一方の磁極面の近傍に配置した第１のホールセンサと、第１のホールセンサと対角の位置にある他方の磁極面の近傍に配置した第２のホールセンサと、交番磁界を発生させる交流電流と交番磁界の印可による第１のホールセンサの出力、および交流電流と第２のホールセンサの出力とを計測し、計測結果に基づいて電磁石と第１と第２のホールセンサとの故障の有無を診断する、よう構成する。
【解決手段】 本発明のＭＲ素子試験装置は、対向する２つの磁極面から交番磁界を発生する電磁石と、一方の磁極面の近傍に配置した第１のホールセンサと、第１のホールセンサと対角の位置にある他方の磁極面の近傍に配置した第２のホールセンサと、交番磁界を発生させる交流電流と交番磁界の印可による第１のホールセンサの出力、および交流電流と第２のホールセンサの出力とを計測し、計測結果に基づいて電磁石と第１と第２のホールセンサとの故障の有無を診断する、よう構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＲ素子試験装置に関し、より詳細には被試験体に磁界印可を行う電磁石ユニットに対する自己故障診断機能を備えると共に、電磁石ユニットの磁極面が広い領域で均一な磁界分布を有するＭＲ素子試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に搭載される磁気ヘッドには、磁気記録媒体から情報を読み取る再生素子と磁気記録媒体に情報を記録する記録素子とを備えている。この再生素子として外部磁界の強度変化に応じて電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用したＭＲ（magneto-resistive）素子が用いられている。
【０００３】
磁気ヘッドの試験は製造段階のそれぞれの段階において行われるが、磁気ディスク装置に組み込まれる直前の段階においては外部磁界を印可して電気抵抗値の変化を測定し、所定の規定値を満足するか否かで良否を判定することが行われる。このとき、磁気ヘッドはＨＳＡ（Head Stack Assembly）の状態で試験される。一般に磁気ディスク装置に組み込まれる磁気ヘッドは複数個を備えており、ＨＳＡ搭載された複数個の磁気ヘッドに対して試験を行うことになる。
【０００４】
図７は、ＨＳＡの例を示すもので、ＨＳＡ１０は大きく分けてＨＧＡ（（Head Gimbal Assembly）２０とアーム３０、ピボットハウジング４０およびボイスコイル５０から構成し、ＨＧＡ２０はさらにスライダ２１、サスペンション２２およびベースプレート２３から構成される。磁気ヘッドはＨＧＡ２０の先端のスライダ２１上に形成され、図７に示すＨＳＡ１０は６個の磁気ヘッドを備えている。なお、ピボットハウジング４０は内部に軸受を収容してピボット軸６０を備え、磁気ディスク装置に組み込まれたとき、ボイスコイル５０に流れる電流の大きさと磁気ディスク装置が備える磁気回路とによってＨＳＡ１０はピボット軸６０を中心に回転する。
【０００５】
上記したＨＳＡの状態の磁気ヘッドの試験は、図８に示す試験装置の電磁石ユニットの磁極面間にＨＳＡを置き、磁界を印可して所定の試験を行う。電磁石ユニット２００は、電磁石のヨーク２１０とコイル２２０およびホールセンサ２３０で構成され、電磁石のヨーク２１０の端部となる２つの磁極面２１０ａと磁極面２１０ｂは、互いに向き合い所定間隔の空間を構成している。試験対象のＨＳＡ１０は、磁気ヘッドの部分がこの空間の略中央に位置するように置かれ、コイル２２０に交流電流を印可して磁極面２１０ａと２１０ｂとの間隙に交番磁界を発生させ、交番磁界の変化に対する磁気ヘッドのＭＲ素子の出力を計測することで良否判定が行なされる。印可した交番磁界の大きさはホールセンサ２３０によって検知される。
【０００６】
図９は従来のＭＲ素子の試験装置の構成例を示すもので、ＭＲ素子試験装置１００は、図８で説明した電磁石ユニット２００、電磁石のコイル２２０に加える交流波形を発生させる磁場用波形発生部３００、発生した交流波形を増幅するアンプＡ４００、ホールセンサ２３０および被試験体１１の出力を増幅するアンプＢ５００、増幅された出力波形を取得する波形取得部６００、および取得した波形に基づいて良否判定を行う解析部７００から構成する。解析部７００は演算部７１０と良否判定部７２０とからなり、演算部７１０は取得した２つの波形を基に出力の大きさや歪み等を求めることを行い、良否判定部７２０では演算部７１０で求めた値を予め定めた規定値に基づいて磁気ヘッドとしてのＧＯ／ＮＧ判定を行う。
【０００７】
ＭＲ素子の試験装置として、直流電源に基づいて磁界を発生させてＭＲ素子の電気抵抗値を測定し、所定時間後に直流電源の出力を変えて再びＭＲ素子の電気抵抗値を測定し、２つの電気抵抗値からＭＲ素子の良否判定を行うことが従来技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−１６９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のようにＨＳＡの磁気ディスク装置に組み込み前の試験では、ＨＳＡの磁気ヘッドの部分を電磁石の磁極面の間に配置して交番磁界を印可しながら、印可磁界の強さとＭＲ素子の出力とを計測し、両者の計測値に基づいてＭＲ素子の良否を判定する試験が行われる。
【００１０】
このとき、印可磁界の強さは電磁石ユニットの磁極面の近傍に配置したホールセンサの出力を計測することによって求めているが、このホールセンサに障害が発生した場合は印可磁界の強さを正しく計測できず、試験の判定に疑義が生ずることになる。また、ホールセンサが正常であっても、磁極面のクラックや欠け等によって印可磁界が規定の値に印可されない場合もあり、このときも試験の判定に疑義が生ずることになる。このため、ホールセンサおよび電磁石ユニットに障害が起こっていないことを確認するため定期に点検を行っていたが、点検と点検の間に障害が発生することも稀にあり、試験の信頼性の点で問題があった。試験毎にこの点検を行うには多くの時間を要し、自動的に電磁石ユニットの自己故障診断を行うことが求められていた。
【００１１】
また、磁気ディスク装置は近年ますます大容量化が進んで磁気ヘッドにおいても高性能化が図られて（例えば、磁気ヘッドはＧＭＲ（Giant magnetoresistive）からＴＭＲ（Tunnel Magnetoresistive）へと移行しつつある）、これに伴ってＭＲ素子の試験装置も印可磁界の強度の増大が求められている。磁界強度を高めようとすると電磁石のコア材の飽和磁束密度の制限から磁極面を大きくする必要があり、電磁石全体が大きくなる、という問題がある。一方で、試験に用いる磁極面上の磁界分布は必ずしも均一ではなく、このため磁界分布の均一性がよい磁極面上の略中央部にＨＳＡの磁気ヘッドの部分を配置することが行われていた。このため、磁界強度が高くて広い領域で均一性のよい磁界分布を得るためには、電磁石をより以上に大型化しなければならない、と言う問題があった。
【００１２】
本発明は、磁界の印可を行う電磁石ユニットに対する自己故障診断を備えたＭＲ素子試験装置とＭＲ素子試験装置の自己故障診断方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また他の目的は、電磁石ユニットの磁極面の磁界分布を均一化を図ることで大型化を抑制するＭＲ素子試験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】
上記の課題を解決するために本発明のＭＲ素子試験装置は、電磁石と第１と第２のホールセンサおよび自己故障診断手段とを備え、電磁石は対向する２つの磁極面から交番磁界を発生するものであり、第１のホールセンサは２つの磁極面のうちの一方の磁極面の近傍に配置したものであり、第２のホールセンサは第１のホールセンサと対角の位置にある他方の磁極面の近傍に配置したものである。自己故障診断手段は、電磁石に交番磁界を発生させる交流電流とその交番磁界の印可による第１のホールセンサの出力、および交流電流と第２のホールセンサの出力とをそれぞれ計測し、計測結果に基づいて電磁石と第１と第２のホールセンサとの故障の有無を診断する。
【発明の効果】
【００１５】
電磁石の２つのそれぞれ磁極面の近傍の対角をなす位置にホールセンサを配置し、電磁石に加える交流電流と第１のホールセンサ出力、および交流電流と第２のホールセンサ出力とを比較することでホールセンサおよび磁極面の障害の検知が可能となる。ＭＲ素子の試験に先立ってこの検知を自動的に実施することで試験の信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電磁石ユニットの構造例である。
【図２】本発明のＭＲ素子試験装置の構成例である。
【図３】自己故障診断のフロー例である。
【図４】波形合成による故障診断例（その１）である。
【図５】波形合成による故障診断例（その２）である。
【図６】波形合成による故障診断例（その３）である。
【図７】ヘッドスタックアセンブリの例である。
【図８】従来の電磁石ユニットの構造例である。
【図９】従来のＭＲ素子試験装置の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例を図１〜図６を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の電磁石ユニットの構造例を示すもので、前述した図８に合わせて描いたものである。電磁石ユニット２０１は、電磁石のヨーク２１１とコイル２２１および２つのホールセンサ２３１、２３２で構成される。
【００１９】
電磁石のヨーク２１１の磁極面２１１ａと２１１ｂには四角錐台形状の凹部が形成される。図１に示すように、この凹部は底面から略４５°の傾斜で拡がる側壁が形成され、ヨークの側面に連なっている。即ち、凹部の開口位置の縁部は鋭角に形成されている。磁極面２１１ａ、２１１ｂの縁部の寸法は４０ｍｍ×４０ｍｍであり、四角錐台の底面は３０ｍｍ×３０ｍｍ、縁部から底面までの深さは５ｍｍである。また、磁極面２１１ａと磁極面２１１ｂとの縁部間の距離（間隔）は５０ｍｍである。ヨークの材質はフェライトである。
【００２０】
磁極面２１１ａおよび磁極面２１１ｂの縁部に近いヨーク２１１にはそれぞれホールセンサＡ２３１およびホールセンサＢ２３２が配置される。ホールセンサＡ２３１とホールセンサＢ２３２とは、磁極面２１１ａと磁極面２１１ｂとの間隔の中心点に対して点対象に配置される。図１ではホールセンサＡ２３１が配置されているヨーク２１１の面を正面とすると、ホールセンサＡ２３１はヨーク正面の磁極面２１１ａに近く且つ左側面に近い位置に配置している。もう一つのホールセンサＢ２３２は、磁極面２１１ｂに近く、且つ右側面に近い正面と反対側の位置に配置している。即ち、図１に示す２つのホールセンサＡ２３１とホールセンサＢ２３２は、図示しない間隙の中心点に対して点対象の位置に配置している。
【００２１】
磁極面に凹部を形成することにより、磁極面における磁界分布は磁極面が平面な状態に較べて均一性が良くなる。このため、磁極面の間隙に被試験体を配置する領域を広くとることができる。
【００２２】
図２は、図１に示す電磁石ユニット２０１を用いたＭＲ素子試験装置１０１の構成をブロックで示した例である。この図は、従来のＭＲ素子試験装置１００として説明した図９に合わせて描いたもので、ＭＲ素子試験装置１００と同じ構成要素には同一の記号を付けている。ここではＭＲ素子試験装置１００と異なる構成要素について説明する（電磁石ユニット２１０は図１で説明したので、それ以外の構成要素について説明する）。
【００２３】
まず、スイッチＡ８００はアンプＢ５００への入力に対する自己故障診断と被試験体１１の試験との切り換えを行うスイッチである。即ち、自己故障診断のときはアンプＡ４００の出力側に接続させ、被試験体１１の試験のときは被試験体１１の出力側に接続させ、アンプＢ５００の入力とする。
【００２４】
スイッチＢ８１０は、自己故障診断において使用され、ホールセンサＡ２３１の出力とホールセンサＢ２３２の出力を切り換えてアンプＢ５００に入力するようにする。詳細は後述するが、自己故障診断においてスイッチＢ８１０の切り換えによりアンプＡ４００の出力とホールセンサＡ２３１の出力とから得られる波形と、アンプＡ４００の出力とホールセンサＢ２３２の出力とから得られる波形とを取得し、それらを個々に波形合成して比較することにより電磁石ユニット２０１の故障の有無を判定する。被試験体１１の良否判定の試験においては、スイッチＢ８１０はホールセンサＡ２３１またはホールセンサＢ２３２のいずれかの側と接続しているものとする。
【００２５】
解析部７０１は、従来の解析部７００にはないスイッチＣ７３０、比較部７４０、故障判定部７５０を備える。スイッチＣ７３０はスイッチＡ８００と連動し、自己故障診断と被試験体１１の試験との切り換えを行う。自己故障診断時は波形取得部６００で取得したアンプＡ４００とホールセンサＡ２３１とから得られる波形と、アンプＡ４００とホールセンサＢ２３２とから得られる波形を演算部７１０でそれぞれ波形合成し、合成した波形を比較部７４０で比較し、故障判定部７５０で故障の有無を判定する。被試験体１１の良否判定の試験においては、スイッチＣ７３０は良否判定部７２０側にあり、演算部７１０の出力を良否判定部７２０に入力する（この部分は従来技術と同一である）。
【００２６】
なお、図２に示す機能ブロックのうち電磁石ユニット２０１や磁場用波形発生部３００、アンプ等のハード部分を除いてＰＣ（Personal Computer）で構成し、これらハード部はＰＣの指令に基づいて作動する。また、波形取得部６００や解析部７０１はＰＣの主メモリに展開されたプログラムにより作動する。
【００２７】
次に、図２の構成例における自己故障診断のフローについて図３を用いて説明する。試験体１１は図７に示したＨＳＡ１０であり、電磁石ユニット２０１の磁極面間の間隙に配置されているものとする。図３において、まずスイッチＡ８００をアンプＡ４００側に、スイッチＢ８１０をホールセンサＡ２３１側に、そしてスイッチＣ７３０を比較部７４０側に設定する（Ｓ１）。
【００２８】
続いて、電磁石ユニット２０１のコイル２２１にアンプＡ４００から所定の電流値に設定した交流電流を印可する（ここでは、電磁石を電流駆動により制御している）。電流の印可により電磁石のヨーク２１１の磁極面２１１ａ、２１１ｂの間隙に交番磁界を発生させる。アンプＡ４００の出力波形およびホールセンサＡ２３１の出力波形をそれぞれアンプＢ５００を介して波形取得部６００で取得する。アンプＡ４００からは時間に対する出力電流の波形（ｔ−Ｉ波形）が、ホールセンサＡ２３１からは時間に対する出力電圧の波形（ｔ−Ｖ波形）が得られる。演算部７１０において、取得した波形を基に時間ｔを介して波形合成を行いＩ−Ｖ波形を求め、波形合成した波形を波形Ａとして図示しない記憶部に記憶する（Ｓ２〜Ｓ４）。
【００２９】
次に、スイッチＢ８１０をホールセンサＡ２３１側からホールセンサＢ２３２側に設定する。スイッチＡ８００およびスイッチＣ７３０はＳ１の状態を維持する。即ち、スイッチＡ８００はアンプＡ４００側に、スイッチＣ７３０は比較部７４０側にある（Ｓ５）。
【００３０】
以下、Ｓ２、Ｓ３と同様に行う。即ち、アンプＡ４００の出力波形およびホールセンサＢ２３２の出力波形を波形取得部６００で取得し、演算部７１０において、取得した波形を基に波形合成を行い、波形合成した波形を波形Ｂとして図示しない記憶部に記憶する（Ｓ６、Ｓ７）。
【００３１】
続いて、波形Ａと波形Ｂとを比較し線型の類似度を調べる。波形Ａと波形Ｂの類似度が所定の範囲内であればホールセンサに故障はないと判断する。また、波形Ａと波形Ｂとを比較して出力の大きさを調べる。一方の波形において出力が大きい場合は電磁石の磁極面に形成した凹部の側壁の欠け等により漏洩磁束があると考えられ、電磁石の故障と判断する（Ｓ８、Ｓ９）。
【００３２】
判定結果が正常であった場合は、装置が正常あることを解析部７０１のディスプレイ（図示せず）に表示し、続いて被試験体１１の試験に入る。判定結果が故障であった場合は、予想される故障原因をディスプレイに表示し、終了する（Ｓ１０、Ｓ１１）。
【００３３】
なお、Ｓ３とＳ６は図２の波形取得部６００で、Ｓ４とＳ７は演算部７１０、Ｓ８は比較部７４０および故障判定部７５０で処理する。
【００３４】
次に波形合成と故障診断の例を図４〜図６を用いて説明する。図４は自己故障診断において正常と判定される例を示すもので、前述したフローのＳ３とＳ４、およびＳ８とＳ９で得られる波形である。図４（ａ）の左に示す図はアンプＡ４００とホールセンサＡ２３１のそれぞれの出力波形を示している。アンプＡ４００の波形は、電磁石のコイル２２１に印可される電流の波形で、横軸は時間ｔ、縦軸は電流値Ｉで示され、正弦波形である。ホールセンサＡ２３１の波形は、ホールセンサＡ２３１の配置位置における磁界の強さの波形で、時間ｔに対するホールセンサ出力電圧Ｖの波形である。ホールセンサＡ２３１は正常動作をしているので、図に示されるようにホールセンサＡ２３１が検知した磁界の強さも電磁石のコイル２２１に印可される電流の波形と同様に正弦波形を示す（印可電流は電磁石の飽和領域より低い電流値で磁化しているものとする）。２つの波形を時間ｔを介して合成すると、図４（ａ）の右に示すように略直線となる（波形Ａ）。
【００３５】
図４（ｂ）は、アンプＡ４００とホールセンサＢ２３２のそれぞれの波形（左の図）とそれらを合成した波形（右の図：波形Ｂ）とを示している。波形Ｂも略直線となり、波形Ａと波形Ｂを比較したとき、直線性および大きさは両者略等しく、このような場合は電磁石およびホールセンサは正常であると判断する。
【００３６】
図５は、ホールセンサに故障がある場合の波形の例を示すものである。図５（ａ）は、図４（ａ）と同様にアンプＡ４００とホールセンサＡ２３１のそれぞれの波形と合成波形の例を示している。ホールセンサＡ２３１の波形は波形の立ち上がりで正弦波形から崩れた波形となっている。これとアンプＡ４００の波形とを合成した波形Ａは直線とならずループを成す波形となる。図５（ｂ）はアンプＡ４００とホールセンサＢ２３２に対するもので、図４（ｂ）と同様にそれぞれの波形は正弦波を示しており、合成した波形Ｂは直線である。波形Ａと波形Ｂを比較したとき、直線性が異なりこの場合はホールセンサＡ２３１に故障があると判断する。
【００３７】
図６は、電磁石に故障がある場合の波形の例を示すものである。図６（ａ）のアンプＡ４００とホールセンサＡ２３１の波形、および図６（ｂ）のアンプＡ４００とホールセンサＢ２３２の波形のいずれも正弦波である。それぞれにおいて合成した波形Ａと波形Ｂとを比較すると、波形Ａの方が縦軸の値（即ち、ホールセンサの出力電圧）が大きくなっている。この場合は電磁石の磁極面２１１ａに故障があると判断する。例えば、磁極面２１１ａに形成した凹部の側壁に欠けが生じているような場合である。前述のように、電磁石の材質がフェライトのため、機械的に弱くクラックや欠けを生じ易いが、本発明の自己故障診断により容易に検知できる。
【００３８】
ここでは電磁石の磁極面２１１ａ、２１１ｂに四角錐台の凹部を形成した例を示したが、磁極面は平面であっても自己故障診断は同様に可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ ＨＳＡ（ヘッドスタックアセンブリ）
１１ 被試験体
２０ ＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ）
２１ スライダ
２２ サスペンション
２３ ベースプレート
３０ アーム
４０ ピボットハウジング
５０ ボイスコイル
６０ ピボット軸
１００ （従来の）ＭＲ素子試験装置
１０１ （本発明の）ＭＲ素子試験装置
２００ （従来の）電磁石ユニット
２０１ （本発明の）電磁石ユニット
２１０ ヨーク
２１０ａ 磁極面
２１０ｂ 磁極面
２１１ ヨーク
２１１ａ 磁極面
２１１ｂ 磁極面
２２０ コイル
２２１ コイル
２３０ ホールセンサ
２３１ ホールセンサＡ
２３２ ホールセンサＢ
３００ 磁場用波形発生部
４００ アンプＡ
５００ アンプＢ
６００ 波形取得部
７００ 解析部
７０１ 解析部
７１０ 演算部
７２０ 良否判定部
７３０ スイッチＣ
７４０ 比較部
７５０ 故障判定部
８００ スイッチＡ
８１０ スイッチＢ
【技術分野】
【０００１】
本発明はＭＲ素子試験装置に関し、より詳細には被試験体に磁界印可を行う電磁石ユニットに対する自己故障診断機能を備えると共に、電磁石ユニットの磁極面が広い領域で均一な磁界分布を有するＭＲ素子試験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に搭載される磁気ヘッドには、磁気記録媒体から情報を読み取る再生素子と磁気記録媒体に情報を記録する記録素子とを備えている。この再生素子として外部磁界の強度変化に応じて電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果を利用したＭＲ（magneto-resistive）素子が用いられている。
【０００３】
磁気ヘッドの試験は製造段階のそれぞれの段階において行われるが、磁気ディスク装置に組み込まれる直前の段階においては外部磁界を印可して電気抵抗値の変化を測定し、所定の規定値を満足するか否かで良否を判定することが行われる。このとき、磁気ヘッドはＨＳＡ（Head Stack Assembly）の状態で試験される。一般に磁気ディスク装置に組み込まれる磁気ヘッドは複数個を備えており、ＨＳＡ搭載された複数個の磁気ヘッドに対して試験を行うことになる。
【０００４】
図７は、ＨＳＡの例を示すもので、ＨＳＡ１０は大きく分けてＨＧＡ（（Head Gimbal Assembly）２０とアーム３０、ピボットハウジング４０およびボイスコイル５０から構成し、ＨＧＡ２０はさらにスライダ２１、サスペンション２２およびベースプレート２３から構成される。磁気ヘッドはＨＧＡ２０の先端のスライダ２１上に形成され、図７に示すＨＳＡ１０は６個の磁気ヘッドを備えている。なお、ピボットハウジング４０は内部に軸受を収容してピボット軸６０を備え、磁気ディスク装置に組み込まれたとき、ボイスコイル５０に流れる電流の大きさと磁気ディスク装置が備える磁気回路とによってＨＳＡ１０はピボット軸６０を中心に回転する。
【０００５】
上記したＨＳＡの状態の磁気ヘッドの試験は、図８に示す試験装置の電磁石ユニットの磁極面間にＨＳＡを置き、磁界を印可して所定の試験を行う。電磁石ユニット２００は、電磁石のヨーク２１０とコイル２２０およびホールセンサ２３０で構成され、電磁石のヨーク２１０の端部となる２つの磁極面２１０ａと磁極面２１０ｂは、互いに向き合い所定間隔の空間を構成している。試験対象のＨＳＡ１０は、磁気ヘッドの部分がこの空間の略中央に位置するように置かれ、コイル２２０に交流電流を印可して磁極面２１０ａと２１０ｂとの間隙に交番磁界を発生させ、交番磁界の変化に対する磁気ヘッドのＭＲ素子の出力を計測することで良否判定が行なされる。印可した交番磁界の大きさはホールセンサ２３０によって検知される。
【０００６】
図９は従来のＭＲ素子の試験装置の構成例を示すもので、ＭＲ素子試験装置１００は、図８で説明した電磁石ユニット２００、電磁石のコイル２２０に加える交流波形を発生させる磁場用波形発生部３００、発生した交流波形を増幅するアンプＡ４００、ホールセンサ２３０および被試験体１１の出力を増幅するアンプＢ５００、増幅された出力波形を取得する波形取得部６００、および取得した波形に基づいて良否判定を行う解析部７００から構成する。解析部７００は演算部７１０と良否判定部７２０とからなり、演算部７１０は取得した２つの波形を基に出力の大きさや歪み等を求めることを行い、良否判定部７２０では演算部７１０で求めた値を予め定めた規定値に基づいて磁気ヘッドとしてのＧＯ／ＮＧ判定を行う。
【０００７】
ＭＲ素子の試験装置として、直流電源に基づいて磁界を発生させてＭＲ素子の電気抵抗値を測定し、所定時間後に直流電源の出力を変えて再びＭＲ素子の電気抵抗値を測定し、２つの電気抵抗値からＭＲ素子の良否判定を行うことが従来技術として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平０９−１６９２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述のようにＨＳＡの磁気ディスク装置に組み込み前の試験では、ＨＳＡの磁気ヘッドの部分を電磁石の磁極面の間に配置して交番磁界を印可しながら、印可磁界の強さとＭＲ素子の出力とを計測し、両者の計測値に基づいてＭＲ素子の良否を判定する試験が行われる。
【００１０】
このとき、印可磁界の強さは電磁石ユニットの磁極面の近傍に配置したホールセンサの出力を計測することによって求めているが、このホールセンサに障害が発生した場合は印可磁界の強さを正しく計測できず、試験の判定に疑義が生ずることになる。また、ホールセンサが正常であっても、磁極面のクラックや欠け等によって印可磁界が規定の値に印可されない場合もあり、このときも試験の判定に疑義が生ずることになる。このため、ホールセンサおよび電磁石ユニットに障害が起こっていないことを確認するため定期に点検を行っていたが、点検と点検の間に障害が発生することも稀にあり、試験の信頼性の点で問題があった。試験毎にこの点検を行うには多くの時間を要し、自動的に電磁石ユニットの自己故障診断を行うことが求められていた。
【００１１】
また、磁気ディスク装置は近年ますます大容量化が進んで磁気ヘッドにおいても高性能化が図られて（例えば、磁気ヘッドはＧＭＲ（Giant magnetoresistive）からＴＭＲ（Tunnel Magnetoresistive）へと移行しつつある）、これに伴ってＭＲ素子の試験装置も印可磁界の強度の増大が求められている。磁界強度を高めようとすると電磁石のコア材の飽和磁束密度の制限から磁極面を大きくする必要があり、電磁石全体が大きくなる、という問題がある。一方で、試験に用いる磁極面上の磁界分布は必ずしも均一ではなく、このため磁界分布の均一性がよい磁極面上の略中央部にＨＳＡの磁気ヘッドの部分を配置することが行われていた。このため、磁界強度が高くて広い領域で均一性のよい磁界分布を得るためには、電磁石をより以上に大型化しなければならない、と言う問題があった。
【００１２】
本発明は、磁界の印可を行う電磁石ユニットに対する自己故障診断を備えたＭＲ素子試験装置とＭＲ素子試験装置の自己故障診断方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また他の目的は、電磁石ユニットの磁極面の磁界分布を均一化を図ることで大型化を抑制するＭＲ素子試験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】
上記の課題を解決するために本発明のＭＲ素子試験装置は、電磁石と第１と第２のホールセンサおよび自己故障診断手段とを備え、電磁石は対向する２つの磁極面から交番磁界を発生するものであり、第１のホールセンサは２つの磁極面のうちの一方の磁極面の近傍に配置したものであり、第２のホールセンサは第１のホールセンサと対角の位置にある他方の磁極面の近傍に配置したものである。自己故障診断手段は、電磁石に交番磁界を発生させる交流電流とその交番磁界の印可による第１のホールセンサの出力、および交流電流と第２のホールセンサの出力とをそれぞれ計測し、計測結果に基づいて電磁石と第１と第２のホールセンサとの故障の有無を診断する。
【発明の効果】
【００１５】
電磁石の２つのそれぞれ磁極面の近傍の対角をなす位置にホールセンサを配置し、電磁石に加える交流電流と第１のホールセンサ出力、および交流電流と第２のホールセンサ出力とを比較することでホールセンサおよび磁極面の障害の検知が可能となる。ＭＲ素子の試験に先立ってこの検知を自動的に実施することで試験の信頼性向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の電磁石ユニットの構造例である。
【図２】本発明のＭＲ素子試験装置の構成例である。
【図３】自己故障診断のフロー例である。
【図４】波形合成による故障診断例（その１）である。
【図５】波形合成による故障診断例（その２）である。
【図６】波形合成による故障診断例（その３）である。
【図７】ヘッドスタックアセンブリの例である。
【図８】従来の電磁石ユニットの構造例である。
【図９】従来のＭＲ素子試験装置の構成例である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明の実施例を図１〜図６を用いて説明する。
【００１８】
図１は、本発明の電磁石ユニットの構造例を示すもので、前述した図８に合わせて描いたものである。電磁石ユニット２０１は、電磁石のヨーク２１１とコイル２２１および２つのホールセンサ２３１、２３２で構成される。
【００１９】
電磁石のヨーク２１１の磁極面２１１ａと２１１ｂには四角錐台形状の凹部が形成される。図１に示すように、この凹部は底面から略４５°の傾斜で拡がる側壁が形成され、ヨークの側面に連なっている。即ち、凹部の開口位置の縁部は鋭角に形成されている。磁極面２１１ａ、２１１ｂの縁部の寸法は４０ｍｍ×４０ｍｍであり、四角錐台の底面は３０ｍｍ×３０ｍｍ、縁部から底面までの深さは５ｍｍである。また、磁極面２１１ａと磁極面２１１ｂとの縁部間の距離（間隔）は５０ｍｍである。ヨークの材質はフェライトである。
【００２０】
磁極面２１１ａおよび磁極面２１１ｂの縁部に近いヨーク２１１にはそれぞれホールセンサＡ２３１およびホールセンサＢ２３２が配置される。ホールセンサＡ２３１とホールセンサＢ２３２とは、磁極面２１１ａと磁極面２１１ｂとの間隔の中心点に対して点対象に配置される。図１ではホールセンサＡ２３１が配置されているヨーク２１１の面を正面とすると、ホールセンサＡ２３１はヨーク正面の磁極面２１１ａに近く且つ左側面に近い位置に配置している。もう一つのホールセンサＢ２３２は、磁極面２１１ｂに近く、且つ右側面に近い正面と反対側の位置に配置している。即ち、図１に示す２つのホールセンサＡ２３１とホールセンサＢ２３２は、図示しない間隙の中心点に対して点対象の位置に配置している。
【００２１】
磁極面に凹部を形成することにより、磁極面における磁界分布は磁極面が平面な状態に較べて均一性が良くなる。このため、磁極面の間隙に被試験体を配置する領域を広くとることができる。
【００２２】
図２は、図１に示す電磁石ユニット２０１を用いたＭＲ素子試験装置１０１の構成をブロックで示した例である。この図は、従来のＭＲ素子試験装置１００として説明した図９に合わせて描いたもので、ＭＲ素子試験装置１００と同じ構成要素には同一の記号を付けている。ここではＭＲ素子試験装置１００と異なる構成要素について説明する（電磁石ユニット２１０は図１で説明したので、それ以外の構成要素について説明する）。
【００２３】
まず、スイッチＡ８００はアンプＢ５００への入力に対する自己故障診断と被試験体１１の試験との切り換えを行うスイッチである。即ち、自己故障診断のときはアンプＡ４００の出力側に接続させ、被試験体１１の試験のときは被試験体１１の出力側に接続させ、アンプＢ５００の入力とする。
【００２４】
スイッチＢ８１０は、自己故障診断において使用され、ホールセンサＡ２３１の出力とホールセンサＢ２３２の出力を切り換えてアンプＢ５００に入力するようにする。詳細は後述するが、自己故障診断においてスイッチＢ８１０の切り換えによりアンプＡ４００の出力とホールセンサＡ２３１の出力とから得られる波形と、アンプＡ４００の出力とホールセンサＢ２３２の出力とから得られる波形とを取得し、それらを個々に波形合成して比較することにより電磁石ユニット２０１の故障の有無を判定する。被試験体１１の良否判定の試験においては、スイッチＢ８１０はホールセンサＡ２３１またはホールセンサＢ２３２のいずれかの側と接続しているものとする。
【００２５】
解析部７０１は、従来の解析部７００にはないスイッチＣ７３０、比較部７４０、故障判定部７５０を備える。スイッチＣ７３０はスイッチＡ８００と連動し、自己故障診断と被試験体１１の試験との切り換えを行う。自己故障診断時は波形取得部６００で取得したアンプＡ４００とホールセンサＡ２３１とから得られる波形と、アンプＡ４００とホールセンサＢ２３２とから得られる波形を演算部７１０でそれぞれ波形合成し、合成した波形を比較部７４０で比較し、故障判定部７５０で故障の有無を判定する。被試験体１１の良否判定の試験においては、スイッチＣ７３０は良否判定部７２０側にあり、演算部７１０の出力を良否判定部７２０に入力する（この部分は従来技術と同一である）。
【００２６】
なお、図２に示す機能ブロックのうち電磁石ユニット２０１や磁場用波形発生部３００、アンプ等のハード部分を除いてＰＣ（Personal Computer）で構成し、これらハード部はＰＣの指令に基づいて作動する。また、波形取得部６００や解析部７０１はＰＣの主メモリに展開されたプログラムにより作動する。
【００２７】
次に、図２の構成例における自己故障診断のフローについて図３を用いて説明する。試験体１１は図７に示したＨＳＡ１０であり、電磁石ユニット２０１の磁極面間の間隙に配置されているものとする。図３において、まずスイッチＡ８００をアンプＡ４００側に、スイッチＢ８１０をホールセンサＡ２３１側に、そしてスイッチＣ７３０を比較部７４０側に設定する（Ｓ１）。
【００２８】
続いて、電磁石ユニット２０１のコイル２２１にアンプＡ４００から所定の電流値に設定した交流電流を印可する（ここでは、電磁石を電流駆動により制御している）。電流の印可により電磁石のヨーク２１１の磁極面２１１ａ、２１１ｂの間隙に交番磁界を発生させる。アンプＡ４００の出力波形およびホールセンサＡ２３１の出力波形をそれぞれアンプＢ５００を介して波形取得部６００で取得する。アンプＡ４００からは時間に対する出力電流の波形（ｔ−Ｉ波形）が、ホールセンサＡ２３１からは時間に対する出力電圧の波形（ｔ−Ｖ波形）が得られる。演算部７１０において、取得した波形を基に時間ｔを介して波形合成を行いＩ−Ｖ波形を求め、波形合成した波形を波形Ａとして図示しない記憶部に記憶する（Ｓ２〜Ｓ４）。
【００２９】
次に、スイッチＢ８１０をホールセンサＡ２３１側からホールセンサＢ２３２側に設定する。スイッチＡ８００およびスイッチＣ７３０はＳ１の状態を維持する。即ち、スイッチＡ８００はアンプＡ４００側に、スイッチＣ７３０は比較部７４０側にある（Ｓ５）。
【００３０】
以下、Ｓ２、Ｓ３と同様に行う。即ち、アンプＡ４００の出力波形およびホールセンサＢ２３２の出力波形を波形取得部６００で取得し、演算部７１０において、取得した波形を基に波形合成を行い、波形合成した波形を波形Ｂとして図示しない記憶部に記憶する（Ｓ６、Ｓ７）。
【００３１】
続いて、波形Ａと波形Ｂとを比較し線型の類似度を調べる。波形Ａと波形Ｂの類似度が所定の範囲内であればホールセンサに故障はないと判断する。また、波形Ａと波形Ｂとを比較して出力の大きさを調べる。一方の波形において出力が大きい場合は電磁石の磁極面に形成した凹部の側壁の欠け等により漏洩磁束があると考えられ、電磁石の故障と判断する（Ｓ８、Ｓ９）。
【００３２】
判定結果が正常であった場合は、装置が正常あることを解析部７０１のディスプレイ（図示せず）に表示し、続いて被試験体１１の試験に入る。判定結果が故障であった場合は、予想される故障原因をディスプレイに表示し、終了する（Ｓ１０、Ｓ１１）。
【００３３】
なお、Ｓ３とＳ６は図２の波形取得部６００で、Ｓ４とＳ７は演算部７１０、Ｓ８は比較部７４０および故障判定部７５０で処理する。
【００３４】
次に波形合成と故障診断の例を図４〜図６を用いて説明する。図４は自己故障診断において正常と判定される例を示すもので、前述したフローのＳ３とＳ４、およびＳ８とＳ９で得られる波形である。図４（ａ）の左に示す図はアンプＡ４００とホールセンサＡ２３１のそれぞれの出力波形を示している。アンプＡ４００の波形は、電磁石のコイル２２１に印可される電流の波形で、横軸は時間ｔ、縦軸は電流値Ｉで示され、正弦波形である。ホールセンサＡ２３１の波形は、ホールセンサＡ２３１の配置位置における磁界の強さの波形で、時間ｔに対するホールセンサ出力電圧Ｖの波形である。ホールセンサＡ２３１は正常動作をしているので、図に示されるようにホールセンサＡ２３１が検知した磁界の強さも電磁石のコイル２２１に印可される電流の波形と同様に正弦波形を示す（印可電流は電磁石の飽和領域より低い電流値で磁化しているものとする）。２つの波形を時間ｔを介して合成すると、図４（ａ）の右に示すように略直線となる（波形Ａ）。
【００３５】
図４（ｂ）は、アンプＡ４００とホールセンサＢ２３２のそれぞれの波形（左の図）とそれらを合成した波形（右の図：波形Ｂ）とを示している。波形Ｂも略直線となり、波形Ａと波形Ｂを比較したとき、直線性および大きさは両者略等しく、このような場合は電磁石およびホールセンサは正常であると判断する。
【００３６】
図５は、ホールセンサに故障がある場合の波形の例を示すものである。図５（ａ）は、図４（ａ）と同様にアンプＡ４００とホールセンサＡ２３１のそれぞれの波形と合成波形の例を示している。ホールセンサＡ２３１の波形は波形の立ち上がりで正弦波形から崩れた波形となっている。これとアンプＡ４００の波形とを合成した波形Ａは直線とならずループを成す波形となる。図５（ｂ）はアンプＡ４００とホールセンサＢ２３２に対するもので、図４（ｂ）と同様にそれぞれの波形は正弦波を示しており、合成した波形Ｂは直線である。波形Ａと波形Ｂを比較したとき、直線性が異なりこの場合はホールセンサＡ２３１に故障があると判断する。
【００３７】
図６は、電磁石に故障がある場合の波形の例を示すものである。図６（ａ）のアンプＡ４００とホールセンサＡ２３１の波形、および図６（ｂ）のアンプＡ４００とホールセンサＢ２３２の波形のいずれも正弦波である。それぞれにおいて合成した波形Ａと波形Ｂとを比較すると、波形Ａの方が縦軸の値（即ち、ホールセンサの出力電圧）が大きくなっている。この場合は電磁石の磁極面２１１ａに故障があると判断する。例えば、磁極面２１１ａに形成した凹部の側壁に欠けが生じているような場合である。前述のように、電磁石の材質がフェライトのため、機械的に弱くクラックや欠けを生じ易いが、本発明の自己故障診断により容易に検知できる。
【００３８】
ここでは電磁石の磁極面２１１ａ、２１１ｂに四角錐台の凹部を形成した例を示したが、磁極面は平面であっても自己故障診断は同様に可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０ ＨＳＡ（ヘッドスタックアセンブリ）
１１ 被試験体
２０ ＨＧＡ（ヘッドジンバルアセンブリ）
２１ スライダ
２２ サスペンション
２３ ベースプレート
３０ アーム
４０ ピボットハウジング
５０ ボイスコイル
６０ ピボット軸
１００ （従来の）ＭＲ素子試験装置
１０１ （本発明の）ＭＲ素子試験装置
２００ （従来の）電磁石ユニット
２０１ （本発明の）電磁石ユニット
２１０ ヨーク
２１０ａ 磁極面
２１０ｂ 磁極面
２１１ ヨーク
２１１ａ 磁極面
２１１ｂ 磁極面
２２０ コイル
２２１ コイル
２３０ ホールセンサ
２３１ ホールセンサＡ
２３２ ホールセンサＢ
３００ 磁場用波形発生部
４００ アンプＡ
５００ アンプＢ
６００ 波形取得部
７００ 解析部
７０１ 解析部
７１０ 演算部
７２０ 良否判定部
７３０ スイッチＣ
７４０ 比較部
７５０ 故障判定部
８００ スイッチＡ
８１０ スイッチＢ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交番磁界を印可してＭＲ素子の良否判定を行うＭＲ素子試験装置であって、
対向する２つの磁極面から前記交番磁界を発生する電磁石と、
前記２つの磁極面のうちの一方の磁極面の近傍に配置した第１のホールセンサと、
前記第１のホールセンサと対角の位置にある他方の磁極面の近傍に配置した第２のホールセンサと、
前記電磁石に交番磁界を発生させる交流電流と該交番磁界の印可による前記第１のホールセンサの出力、および該交流電流と前記第２のホールセンサの出力、とをそれぞれ計測し、計測結果に基づいて該電磁石と該第１と該第２のホールセンサとの故障の有無を診断する自己故障診断手段と
を備えることを特徴とするＭＲ素子試験装置。
【請求項２】
前記電磁石は、該電磁石の磁極面のそれぞれに所定寸法の四角錘台の凹部を形成した
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＲ素子試験装置。
【請求項３】
前記自己故障診断手段は、前記交流電流と前記第１のホールセンサの出力とを同じ時間タイミングで計測して得られた波形を該時間タイミングを介して第１の波形合成を行い、該交流電流と前記第２のホールセンサの出力とを該時間タイミングで計測して得られた波形を該時間タイミングを介して第２の波形合成を行い、該第１と該第２の波形合成の結果を比較して該電磁石と該第１と該第２のホールセンサとの故障の有無を診断する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＭＲ素子試験装置。
【請求項４】
交番磁界を印可してＭＲ素子の良否判定を行うＭＲ素子試験装置の自己故障診断方法であって、
前記ＭＲ素子試験装置が備える電磁石の対向する２つの磁極面から交流電流の印可により前記交番磁界を発生させる磁界発生手順と、
前記交流電流と前記２つの磁極面の一方の近傍に配置した第１のホールセンサの出力とを計測すると共に、該交流電流と該一方の磁極面の近傍と対角の位置にある他方の磁極面の近傍に配置した第２のホールセンサの出力とを計測する計測手順と、
前記計測手順の計測結果に基づいて前記電磁石と前記第１と前記第２のホールセンサとの故障の有無を診断する自己故障診断手順と
を備えることを特徴とするＭＲ素子試験装置の自己故障診断方法。
【請求項１】
交番磁界を印可してＭＲ素子の良否判定を行うＭＲ素子試験装置であって、
対向する２つの磁極面から前記交番磁界を発生する電磁石と、
前記２つの磁極面のうちの一方の磁極面の近傍に配置した第１のホールセンサと、
前記第１のホールセンサと対角の位置にある他方の磁極面の近傍に配置した第２のホールセンサと、
前記電磁石に交番磁界を発生させる交流電流と該交番磁界の印可による前記第１のホールセンサの出力、および該交流電流と前記第２のホールセンサの出力、とをそれぞれ計測し、計測結果に基づいて該電磁石と該第１と該第２のホールセンサとの故障の有無を診断する自己故障診断手段と
を備えることを特徴とするＭＲ素子試験装置。
【請求項２】
前記電磁石は、該電磁石の磁極面のそれぞれに所定寸法の四角錘台の凹部を形成した
ことを特徴とする請求項１に記載のＭＲ素子試験装置。
【請求項３】
前記自己故障診断手段は、前記交流電流と前記第１のホールセンサの出力とを同じ時間タイミングで計測して得られた波形を該時間タイミングを介して第１の波形合成を行い、該交流電流と前記第２のホールセンサの出力とを該時間タイミングで計測して得られた波形を該時間タイミングを介して第２の波形合成を行い、該第１と該第２の波形合成の結果を比較して該電磁石と該第１と該第２のホールセンサとの故障の有無を診断する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のＭＲ素子試験装置。
【請求項４】
交番磁界を印可してＭＲ素子の良否判定を行うＭＲ素子試験装置の自己故障診断方法であって、
前記ＭＲ素子試験装置が備える電磁石の対向する２つの磁極面から交流電流の印可により前記交番磁界を発生させる磁界発生手順と、
前記交流電流と前記２つの磁極面の一方の近傍に配置した第１のホールセンサの出力とを計測すると共に、該交流電流と該一方の磁極面の近傍と対角の位置にある他方の磁極面の近傍に配置した第２のホールセンサの出力とを計測する計測手順と、
前記計測手順の計測結果に基づいて前記電磁石と前記第１と前記第２のホールセンサとの故障の有無を診断する自己故障診断手順と
を備えることを特徴とするＭＲ素子試験装置の自己故障診断方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１１−２１９０８（Ｐ２０１１−２１９０８Ａ）
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１６４９１２（Ｐ２００９−１６４９１２）
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年２月３日（２０１１．２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年７月１３日（２００９．７．１３）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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