CN101028697A

CN101028697A - 磁头研磨装置和磁头研磨方法

Info

Publication number: CN101028697A
Application number: CN 200710086145
Authority: CN
Inventors: 小野关善宏; 水野亨; 山口晴彦
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2007-03-02
Publication date: 2007-09-05
Anticipated expiration: 2027-03-02
Also published as: CN101028697B; JP2007229884A; JP4697435B2

Abstract

本发明涉及磁头研磨装置和磁头研磨方法。该磁头研磨装置包括：具有可转动的研磨表面的研磨表面板；转动所述研磨表面的转动驱动单元；以及可相对于所述研磨表面移动并适于将所述待研磨物体压在所述研磨表面上由此对所述物体进行研磨的研磨头；其中，所述研磨头包括用于将所述待研磨物体支承在其一个表面上的具有弹性的支承部分；用于固定所述支承部分的支承部分固定部件；以及用于经所述支承部分对所述待研磨物体加压的多个加压部件，并且其中，在由所述加压部件加压的所述支承部分的加压区域与所述加压部件接触的状态下，所述支承部分在除所述加压区域以外的区域固定到所述支承部分固定部件上。

Description

磁头研磨装置和磁头研磨方法

技术领域

本发明涉及用于由用于磁记录装置等中的多个相连的磁头滑动件单元构成的研磨物体的磁头研磨装置和研磨方法。

背景技术

在磁头的制造过程中，在原材料条的待研磨表面(所谓的支承表面)上采用所谓的RLG(电阻研磨引导)研磨，多个磁头元件(被称为MR(磁阻)薄膜)以线性排列的形式形成在所述待研磨表面上。利用假负载电阻在MR薄膜的电阻特性的测量下进行RLG研磨，以在滑动件的喉高或者MR高度方面获得适合的数值。

待研磨的原材料条指的是一个在切割过程中通过将形成在陶瓷基片表面上的多个磁头元件切割成预定宽度而得到的条形部件。

在RLG研磨中，将刚性部件夹具固定在原材料条的与待研磨表面相对的表面上，并将固定在夹具上的原材料条固定在研磨头下方，所述研磨头位于研磨表面板的上方。

在均匀涂覆有研磨材料(膏剂)的表面板上，研磨头下降并且与原材料条的待抛光表面接触。接着，转动表面板并将来自加压部件的压力作用在构成原材料条的每一个滑动件上，从而将原材料条研磨到预定的厚度、表面粗糙度和形状(例如日本专利申请特开No.2002-66893，日本专利申请特开No.2002-157723，日本专利特许No.2935916和日本专利申请特开No.2004-071016)。

下面说明现有的加压部件和原材料条的结构。图9A是研磨头的主视图，图9B是其仰视图，图10是图9A中X部分的放大图。

用于对原材料条417加压的加压部件417由加压销431和梳齿状部件435构成，梳齿状部件435定位成抵靠加压销431的端部并安装在研磨头415的本体上。在梳齿状部件435的与由加压销431施压的部分相对的表面上，利用粘接剂(粘接层432)沿梳齿状部件的纵向固定橡胶件419。原材料条417支承在橡胶件419的表面上。

在上述结构的研磨头415中，当利用从未示出的源供给的压缩空气对预定加压销431加压时，它压迫梳齿状部件432的柔性梳齿状部分435a。这样，梳齿状部件的末端部分435b弯曲以使得橡胶件419变形，从而对原材料条417的预定部分加压以进行研磨。

近年来，用于磁头中的滑动件制作得较小，要求在构成原材料条的滑动件中的相应节距也较小。

为了实现滑动件的小型化，不仅需要磁头研磨装置的加压部件小型化，而且需要提高研磨加工精度。为了提高研磨精度，需要提高加压操作中的响应性和负荷的线性。特别在研磨装置中，在采用在监测滑动件的电特性下改变加压作用力的闭环控制的情况下，提高加压部件对控制系统的指令的响应性对于提高研磨精度来说是必需的。

本发明人进行大量的研究，发现存在于加压部件和橡胶件之间的粘接材料对于现有的尺寸较大的滑动件的影响相当有限，但随着滑动件的小型化，其对响应性和负荷线性的影响越来越大。这主要是因为对于加压部件的构成部分的小型化来说表面积的影响比体积的影响大，因此当加压部件压迫橡胶件时粘接材料的影响不再被忽略。

发明内容

考虑到上述情况，本发明的目的是提供一种能够在不受粘接材料影响的情况下提高加压部件的响应性和线性的磁头研磨装置和磁头研磨方法。

在本发明的第一方面，上述目的可通过提供一种磁头研磨装置实现，该磁头研磨装置用于研磨由分别由电磁转换元件和磁电转换元件中的至少一个形成的多个元件构成的待研磨物体，所述磁头研磨装置包括：具有可转动的研磨表面的研磨表面板；转动所述研磨表面的转动驱动单元；以及可相对于所述研磨表面移动并适于将所述待研磨物体压在所述研磨表面上由此对所述物体进行研磨的研磨头；其中，所述研磨头包括用于将所述待研磨物体支承在其一个表面上的具有弹性的支承部分；用于固定所述支承部分的支承部分固定部件；以及用于经所述支承部分对所述待研磨物体加压的多个加压部件，并且在由所述加压部件加压的所述支承部分的加压区域与所述加压部件接触的状态下，所述支承部分在除所述加压区域以外的区域固定到所述支承部分固定部件上。

在本发明的第一方面，上述目的还可通过一种磁头研磨方法实现，该磁头研磨方法用于研磨由分别由电磁转换元件和磁电转换元件中的至少一个形成的多个元件构成的待研磨物体，所述磁头研磨方法包括：将所述待研磨物体支承在弹性件的表面上；以及将所述待研磨物体压到形成于研磨表面板上的研磨表面，由此对所述物体进行研磨；其中，研磨步骤是在支承部分固定在除由所述加压部件加压的所述支承部分的加压区域以外的区域中的状态下进行的。

本发明的研磨装置和研磨方法不受粘接材料的影响，这是由于在加压部件和支承部分之间不存在粘接剂。因此能够提高加压部件的响应性和线性，从而提高研磨精度。

附图说明

图1A是示出本发明所涉及的整个磁头研磨装置的主视图；

图1B是其俯视图；

图2是示出研磨物体施压机构的示意性主视图；

图3是沿图2中的线III-III的截面图；

图4是橡胶件的主视图；

图5是图3中V部分的放大图；

图6是示出施压机构的变型的示意性主视图；

图7是辅助支承部分固定部件的主视图；

图8是空气轴承式气缸的示意性截面图；

图9A是现有研磨头的主视图；

图9B是图9A所示的研磨头的仰视图；以及

图10是图9A中X部分的放大图。

具体实施方式

下面将参照附图对本发明的磁头研磨装置和磁头研磨方法的实施例进行说明。

(实施例)

现将参照附图对本发明的磁头研磨装置进行说明。图1A是示出本发明的一个实施例所涉及的整个磁头研磨装置的主视图，图1B是其平面图。现参照图1A和1B对用于磁头的研磨装置的整体结构进行说明。

磁头研磨装置设有基座1。基座1支承可在水平面上转动的研磨表面板3，利用包括转动驱动源并且设置在基座1中的表面板驱动电机5经带7转动驱动研磨表面板3。设置在研磨表面板3上的研磨表面3a具有预定曲率半径的下凹曲面，以利用研磨工艺提供具有预定圆形(冠状)的待研磨表面。

如图1A所示，垂直隔开的一对导轨9在基座1上方沿水平方向延伸，并且可横向移动的滑动件11(见图1B)可滑动地安装在导轨9上并且可沿导轨9在水平方向上移动。例如可通过在滑动件11的侧面使得滚珠螺母与平行于导轨9的滚珠螺杆接合并利用电机转动滚珠螺杆来实现可横向移动的滑动件11的移动。研磨头安装框架13也安装在可横向移动的滑动件11上。

因此，可横向移动的滑动件11和研磨头安装框架13可在水平方向上实现线性往复动作。

施压机构15(下文中说明)经加压机构支承板25(参见图3)也安装在研磨头安装框架13上。

如图1A右上部所示，设有控制单元(控制部)6，例如由用于控制整个磁头研磨装置的计算机形成。控制单元6响应于操作员对未示出的开关的致动而发动用于研磨工艺的各种控制。特别地，它可为设置在磁头研磨装置中的电机等发送驱动信号，从而执行研磨操作。

下面将对用于将待研磨物体压在研磨表面上的施压机构进行说明。磁头研磨装置的其它结构与在本申请人的日本专利申请特开No.2002-66893和日本专利申请特开No.2002-157723中所说明的类似，因此这里不再对它们进行详细说明。

图2是施压机构的示意性主视图。图3是沿图2中的线III-III的横截面图，以及图4是橡胶件的仰视图。在图2中，为了简单起见，省去了图3所示的保持装置21。

如图2和图3所示，施压机构15包括构成用于支承作为待研磨物体的原材料条17的弹性支承部分的橡胶件19、构成用于固定橡胶件19的支承部分固定部件的橡胶件保持装置29和用于使得橡胶件保持装置29相对于研磨表面3a上升或者下降的升降装置23。

升降装置23由设置在右侧和左侧的升降装置单元24、26构成。由于升降装置单元24、26具有相同的结构，因此下面将对在附图中右手侧的升降装置单元24进行说明。升降装置单元24包括固定在施压机构支承板25(参见图3)上的气缸28、可在气缸28中垂直移动的活塞30和用于为气缸供给来自未示出气源的具有预定压力的空气的未示出电动气动调节器。活塞30在其下端安装在保持装置21上，以利用活塞30的垂直移动使得保持装置21升降。

在施压机构15中，由未示出的电动气动调节器控制的空气经过接头26引入歧管气缸27，从而驱动构成支承在歧管气缸27中的致动器的活塞37。响应于活塞37的驱动，由板形部件形成的加压滑动件31实现相对于研磨表面3a的垂直往复动作。滑动件31的移动范围在垂直方向上由止挡件33限制而在横向上由引导件35限制。活塞分别由来自控制单元6的驱动信号独立驱动。

本实施例可利用独立用于构成原材料条17的每一个元件(滑动件)的加压滑动件31执行原材料条17的加压。但是，提供加压滑动件31所需位移的活塞37的尺寸(特别是活塞37的直径)必须远大于当前分配给原材料条上的每一个元件的区域。因此，如图3所示，活塞37设置成3列，而用于驱动相邻加压滑动件31的活塞37布置在各自不同的列中，因此不同的活塞37分别对应加压滑动件37。因此，活塞37的布置优选例如根据活塞37的尺寸进行适当的改变。换言之，并行致动器的数量不限于3个而是可适当地改变。

构成支承件的矩形橡胶件19在多个加压滑动件31的下端侧沿平行于原材料条17的方向延伸(参见图3)，并且在两个纵向端部例如利用粘接材料固定在橡胶件保持装置29上。

如图4所示，利用粘接材料将橡胶19在其粘接区域19a中粘接到橡胶件保持装置29上。粘接区域19a在橡胶件的纵向上延伸，并且分别设置在图4中上方和下方的两个边缘部分上的两个单元中。加压区域19b在粘接区域19a之间形成在橡胶件19的中央处。加压滑动件31的末端部分抵靠这样的加压区域19b。这样，加压区域19b未涂有粘接材料，并且橡胶件19未粘接到加压滑动件的端部。

橡胶件19在其下表面(在图3中沿垂直方向的下侧的表面)上利用自身的粘贴作用或者真空抽吸形成的吸附支承原材料条17。

为了提高从加压滑动件到原材料条的加压作用力的响应性，橡胶件以不松弛的状态固定在保持装置上并且与加压滑动件的端部接触。为此，矩形薄板36(仅在图3中示出)可安装在橡胶件19的与用于原材料条17的吸附表面相对的表面上(即，在图3中沿垂直方向的上侧的表面)。薄板36是用于防止橡胶件19松弛的内衬元件。在不使用粘接材料或者压敏粘接材料的情况下仅靠自身的粘贴作用或者真空抽吸形成的吸附将橡胶件19固定在薄板36上。

在本实施例中，橡胶件19由粘接材料粘接到橡胶件保持装置29上，但也可利用螺纹件固定，或者保持装置21设有与真空源连通的抽吸孔以利用真空抽吸固定橡胶件。另外，在本实施例中，橡胶件19被制成整体部件，但也可根据材料的刚性或者原材料条的粘性作出改变，并且可在橡胶件19与原材料条接触的加压区域使用吸附性能极好的材料，可在固定到保持装置上的部位使用高刚性材料。

在上述结构中，利用来自加压滑动件31的加压作用力将支承在橡胶件19表面上的原材料条17压到研磨表面3a上，从而经受研磨加工。在这样的加工中，多个加压滑动件31被分别驱动以使得原材料条17变形，从而在原材料条17的特定部分中导致变形。这样，通过强力地将原材料条17的特定部分压到研磨表面3a上，可使得原材料条17的研磨量在这种特定部分中增大。

图5是图3中的V部分的放大图。如这里所示，加压滑动件31经橡胶件19对原材料条17加压。但是，由于在加压滑动件31的端部39和橡胶件19之间没有粘接材料，因此能够防止橡胶件上的加压作用力衰减波动。这样，可确保在橡胶件19上的加压作用力和由加压滑动件31提供的加压作用力之间的线性。

现将说明具有上述结构的磁头研磨装置的研磨工艺。首先，原材料条17支承在橡胶件19的加压区域19b中。更具体地，利用夹具将原材料条17压在橡胶件19上。在该操作中，橡胶件19处于与加压滑动件的端部39接触的状态。

接着，控制单元6致动未示出的电机以使得可横向移动的滑动件11移动，从而使得施压机构15水平地移动到研磨表面3a上方的位置。接着，控制单元6致动表面板驱动电机5使得研磨表面3a以预定转速转动。控制单元6还致动未示出的升降装置驱动电机，使得升降装置23下降到研磨表面3a与原材料条17略微隔开的位置。

接着，为了使得预定活塞37移动预定量，控制单元6致动电动气动调节器以为歧管气缸27提供预定量的空气。被供给空气的活塞37对相应的加压滑动件31加压，从而经橡胶件19对原材料条17的预定部分加压。

如上所述，本发明的磁头研磨装置和磁头研磨方法能够在原材料条的凸面加工后减小原材料条的元件的加工量的波动。

(施压机构的变型)

图6是示出施压机构的变型的示意性主视图，图7是辅助支承部分固定部件的主视图。

由于施压机构115具有与图2所示的基本类似的结构，因此将仅对不同部分进行说明。施压机构包括辅助固定部件107。橡胶件119粘接到辅助固定部件107上。接着，为了使得辅助固定部件107定位在气缸131的端部下方(在图6中的垂直方向上)，利用形成在保持装置123的两个端部上的通孔通过固定件110诸如平头螺钉使得保持装置123固定在辅助固定部件107上。

如图7所示，矩形孔形成在辅助固定部件107的基本中央，从而构成加压滑动件131与橡胶件119接触的加压区域109a。例如利用粘接材料固定橡胶件119的粘接区域109b形成在加压区域109a周围。

粘接区域109b沿橡胶件的周边部分延伸。因此，橡胶件119的粘接区域可做得比在第一实施例中的宽，从而防止橡胶件119松弛或者弯曲。

如同在第一实施例中，可通过矩形薄板136在橡胶件119的与原材料条117的吸附表面相对的表面(即，在图6中在垂直方向上的上侧的表面)上进行粘接。薄板136是防止橡胶件119松弛的内衬元件。在不使用粘接材料或者压敏粘接材料的情况下仅靠自身的粘贴作用或者真空抽吸形成的吸附将薄板136固定在橡胶件119上。

上述结构的辅助固定部件107安装在施压机构115的升降装置123上。在磁头研磨装置和磁头研磨方法中，利用上述变型的施压机构使得来自加压滑动件131的加压作用力作用在薄板136上，接着经橡胶件119对原材料条117加压。

加压区域109a和粘接区域109b采用矩形，但这样的形状是非限制性的，当然，形状和尺寸可根据加压滑动件131和橡胶件119的形状适当地改变。

(气缸的变型)

现将说明气缸的变型。图8是空气轴承式气缸的示意性截面图。为了清楚起见，仅示出一个致动器，但毫无疑问可以并排布置的方式使用多个致动器，如图3所示。

空气轴承式气缸329包括本体333，所述本体333具有环形横截面的气缸室331、在气缸室331中滑动的气缸杆337以及与气缸室331连通的杆插入孔339。杆337通过杆插入孔339从气缸室伸到外部。在杆337的外周上，由多孔材料形成的第一和第二喷气部件341、343安装在轴向间隔位置。杆的安装第一喷气部件341的大直径部分337a的尺寸大于安装第二排气元件343的小直径部分337b。气缸室331的内周具有与杆337的外周互补的形状和尺寸，以使远离杆插入孔339的一侧(附图中的上侧)的内径大于靠近杆插入孔339的一侧的内径。因此，限定在杆337的大直径部分337a和小直径部分337b之间的阶梯部345由气缸331中的阶梯部347止挡，从而限制杆337的轴向移动。

本体333还包括贯穿本体333的供气口349，以使得未示出的气源与气缸室331的内部连通。在气缸室331的底部(距离杆插入孔339最远的部分)设置有用于供给使杆337移动的空气的第一推进口351，以使得未示出的气源与气缸室331的内部连通。另外，在杆337的小直径部分337b的一侧，设置用于供给空气的第二推进口353，以使得未示出的气源与气缸室331连通。

在上述结构中，空气从供气口349不断地供给并且从第一排气元件341和第二排气元件343经设置在杆337中的通路355喷出，从而利用形成的空气轴承以非接触方式支承杆337。

从第一推进口351供给的空气作用在杆端337c上，从而使得杆337伸出。伸出的杆337对加压滑动件335加压，从而经橡胶件319对原材料条317加压。另一方面，从第二推进口353供给的空气作用在杆337的阶梯部345，从而使得杆337缩回。

与前面实施例的气缸相比，在杆和气缸之间具有空气层的上述空气轴承式气缸可显著减小滑动阻力，从而提高操作精度。空气轴承还用作密封件，并且可显著减小设置在杆和气缸之间的密封件与杆之间的摩擦阻力以及杆与衬套(推力轴承)之间的摩擦阻力。

(示例)

利用配备有第一实施例结构中施压机构变型的构造的研磨头(下表中用橡胶件表示)和配备有第一实施例结构中致动器变型的构造的研磨头(下表中用气缸表示)验证待研磨物体的加工精度。

作为待研磨物体的原材料条的厚度为0.2-0.3毫米，宽度为1.2毫米并且纵向长度为60-70毫米。目标值指的是利用如图9所示的现有磁头研磨装置难以得到的数值。在测试项中的MRR指的是MR元件(每一个滑动件)的电阻；外形指的是MR元件的形状；以及TC指的是在空气轴承一侧的每一个元件的纵向曲率半径。TTC指的是在原材料条的纵向的空气轴承一侧的曲率半径；PTR是表示从支承表面到电极远端的长度的极尖沉降；SS2指的是记录头的磁极；SF指的是再现头(回放头)的磁极；σ表示标准偏差。对于每一项目测量200个样本。

表1

检查项目				目标值	橡胶件	气缸	注释
检查项目										单位
MRR		Ω	σ							单位		＜2.0	OK	OK	MR电阻
MRR		Ω	σ	外形	TC	Nm	σ	＜1.0	好	NO	总凸度	＜2.0	OK	OK	MR电阻
TCC	Nm	σ	＜1.0		TC	Nm	σ	＜1.0	好	NO	总凸度	OK	NO	总横凸度
TCC	Nm	σ	＜1.0		PTR	SS2	nm	平均值	＜-1.5	OK	NO	OK	NO	总横凸度	记录元件一侧的高度
σ	＜0.3	好	NO					平均值	＜-1.5	OK	NO
σ	＜0.3	好	NO	SF				nm	平均值	＜-1.5	OK	OK	读取元件一侧的高度
σ	＜0.4	OK	NO						平均值	＜-1.5	OK	OK

OK指的是达到目标值的结果；NO表示没有达到目标值的结果；好指的是没有达到目标值但好于气缸结果的结果。

如表1所示，配备有施压机构变型的研磨头在MR元件的电阻和TCC标准偏差方面可得到小于目标值的结果。配备有致动器变型的研磨头在MR元件的电阻的标准偏差和SF平均值方面可得到符合目标值的结果。

基于这些结果，在四项上达到目标值的配备有施压机构变型的研磨头被认为能够显著提高研磨精度。配备有致动器变型的研磨头可在两项上达到目标值。因此，配备有施压机构变型和致动器变型的第一实施例结构的磁头研磨装置被认为进一步提高了研磨精度。

由于便于操控，该实施例使用气动活塞或者气缸作为致动器，但驱动介质不限于空气，控制系统不限于电动气动调节器。液体材料可用作驱动介质，简单的空气调节器可用于控制系统。由压电元件等形成的微致动器可代替气缸使用。

在本实施例中，研磨头仅可在X或者Z轴线方向上移动，但本发明不限于这样的实施例，并且研磨头也可在Y轴线方向上移动以使研磨头可在基本平行于研磨表面3a的平面上驱动。研磨头也可在X-Y平面上转动或者可摆动。

在上面的实施例中，研磨量的控制没有特别说明，但如在本申请人的日本专利申请特开No.11-302305中所公开的，用于研磨量的闭环控制可适于在相继测量元件的MR值的情况下进行研磨。上面的实施例已经说明了用于原材料条上的凸面加工的研磨装置，但本发明不限于这样的实施例。例如，研磨表面3a可作成平的，并且研磨装置例如可用于调节喉高。

上面实施例和示例已经使用橡胶件作为弹性件的代表性示例，但具有弹性的树脂材料等也可被使用。

用于实施例和示例中的橡胶件19、119的厚度为0.5毫米至0.8毫米，但其它厚度的橡胶件也可被使用，只要可达到类似的效果即可。

用于实施例和示例中的薄板36、136是为厚度为0.05毫米至0.08毫米的不锈钢板，但可选择其它材料和厚度，只要可达到类似的效果即可。

在磁头研磨装置中，研磨头也可包括在加压部分和支承部分之间的薄板部件，支承部分通过薄板部件固定在支承部分固定部件上。

磁头研磨装置可包括用于驱动加压部件的致动器或者空气轴承式气缸。

另外，在磁头研磨方法中，薄板部件可设置在由弹性加压部件加压的表面上。

本发明可在不脱离其基本思想的情况下以各种形式实现。因此，上述实施例仅是为了示例性说明，而并非对本发明的限定。

Claims

1.一种磁头研磨装置，它用于研磨由分别由电磁转换元件和磁电转换元件中的至少一个形成的多个元件构成的待研磨物体，所述磁头研磨装置包括：

具有可转动的研磨表面的研磨表面板；转动所述研磨表面的转动驱动单元；以及可相对于所述研磨表面移动并适于将所述待研磨物体压在所述研磨表面上由此对所述物体进行研磨的研磨头；

其中，所述研磨头包括用于将所述待研磨物体支承在其一个表面上的具有弹性的支承部分；用于固定所述支承部分的支承部分固定部件；以及用于经所述支承部分对所述待研磨物体加压的多个加压部件，并且

在由所述加压部件加压的所述支承部分的加压区域与所述加压部件接触的状态下，所述支承部分在除所述加压区域以外的区域固定到所述支承部分固定部件上。

2.如权利要求1所述的磁头研磨装置，其特征在于，所述研磨头包括在所述加压部分和所述支承部分之间的薄板部件，所述支承部分经所述薄板部件固定到所述支承部分固定部件上。

3.如权利要求1或2所述的磁头研磨装置，其特征在于，还包括用于驱动所述加压部件的具有空气轴承式气缸的致动器。

4.一种磁头研磨方法，它用于研磨由分别由电磁转换元件和磁电转换元件中的至少一个形成的多个元件构成的待研磨物体，所述磁头研磨方法包括：

将所述待研磨物体支承在弹性件的表面上；以及

将所述待研磨物体压到形成于研磨表面板上的研磨表面，由此对所述物体进行研磨；

其中，研磨步骤是在支承部分固定在除由所述加压部件加压的所述支承部分的加压区域以外的区域中的状态下进行的。

5.如权利要求4所述的磁头研磨方法，其特征在于，由弹性加压部件加压的表面包括薄板部件。