JP2001293655A

JP2001293655A - 磁気ヘッドの加工治具

Info

Publication number: JP2001293655A
Application number: JP2000110733A
Authority: JP
Inventors: Shinji Takane; 慎司高根
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 2000-04-12
Filing date: 2000-04-12
Publication date: 2001-10-23

Abstract

(57)【要約】【課題】ローバー中の個々の素子高さを高精度に加工
制御するため、個々の素子高さに合せてローバーを自由
な形状に制御するための加工治具を提供する。【解決手段】複数の磁気ヘッドの電磁変換素子（以下
素子と略す）が並んでいるローバー内の各素子を所望の
高さに加工するための加工治具において、加工装置に固
定するための左右の固定部と、前記左右の固定部間を連
結した上部弾性梁と、前記左右の固定部間を連結しロー
バーが保持される下部弾性梁と、前記上下の弾性梁を複
数の推力伝達部材で連結したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁変換素子が薄
膜で形成される磁気ヘッドの電磁変換素子の高さを精密
に加工するための加工治具に関する。

【０００２】

【従来の技術】電磁変換素子が薄膜で形成される磁気ヘ
ッド、例えばインダクティブ型薄膜ヘッドやＭＲヘッド
では、前者ではスロートハイト（Throat Height）、後
者ではＭＲ素子高さと呼ばれる電磁変換素子の高さ寸法
を、一定限度の許容公差内に維持することが特性上重要
である。通常それらの寸法出しは磁気ヘッドスライダー
の浮上面（Air Bearing Surface、以下ＡＢＳ面と称
す）をラップ加工することで行われるが、高い加工精
度が要求される。前記磁気ヘッドは、スライダーとなる
セラミック基板上に、電磁変換素子を磁性材や絶縁材の
薄膜を積層することで形成しており、１枚の円盤状の基
板から多数の磁気ヘッドを製造することができる。前述
した電磁変換素子高さ寸法出しのための加工において
は、生産性を上げるため、前記基板から電磁変換素子が
列状に並んだ状態に切出したローバーと称する細長い基
板にラップ加工を行なうのが一般的である。しかし、円
盤状の基板からローバーを切り出す時に発生する加工歪
みや、ローバーを治具へ接着する時の加圧むらなどによ
り、ローバーに曲がりが生じ、これによりラップ加工後
の電磁変換素子高さ寸法がばらつく、という問題が生じ
る。

【０００３】この問題を解決するための従来技術とし
て、特公平７−１１２６７２に開示されている研磨制御
装置がある（以下公知例と称す）。これはＭＲヘッドを
製造するに際し、基板上に電磁変換素子であるＭＲ素子
を成膜すると同時に、研磨ガイドとなるＥＬＧ（Electr
ical Lapping Guide）と呼ばれる抵抗体をＭＲ素子に対
して一定位置に形成しておき、ローバーのＡＢＳ面のラ
ップを行いながらＥＬＧの抵抗値あるいはＭＲ素子自体
の抵抗値を測定し、その結果に基づいた荷重の制御によ
りローバーを保持している治具を変形させ、ローバーの
曲がりを矯正しながら所定のＭＲ素子高さまで加工を行
う装置である。以下、公知例の原理を図６、７により説
明する。なお用語は公知例で用いられたものそのままで
なく、本発明の説明に使用した用語に言い直している。
図６はラップ装置の全体構成略図である。ローバー１５
は治具５１に接着されており、定盤１７上でＡＢＳ面が
ラップされる。この公知例では加工量の制御にローバー
１５の両端に形成されたＥＬＧ５２、５３の抵抗値と、
ＭＲ素子５４の抵抗値を用いている。ＡＢＳ面がラップ
されるとＥＬＧ５２、５３とＭＲ素子５４の高さが小さ
くなるため、それらの抵抗値が徐々に高くなる。すなわ
ちＥＬＧ５２、５３とＭＲ素子５４の抵抗値はＭＲ素子
高さを表す。そこで制御装置５５はラップ加工中にディ
ジタルオームメータ５６でＥＬＧ５２、５３と複数個の
ＭＲ素子５４の抵抗値を測定し、得られた抵抗値からロ
ーバーの曲がり状態を求め、これに基づいてアクチュエ
ータ５７、５８、５９が治具５１にかける荷重を制御す
る。

【０００４】図７は公知例における治具５１の形状であ
る。治具５１にはＨ型スロット６１が設けられており、
これにより両端支持の梁材６２が形成されている。ロー
バー１５は梁材６２の下面６３に接着されている。さら
にＨ型スロット６１の形状寸法Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉは、アク
チュエータ５８が押し棒６４を介して梁材６２の中央部
を押したとき、梁材６２のたわみ曲線が２次多項式とな
るように設計されている。アクチュエータ５７、５８、
５９が梁材６２にかける荷重はＥＬＧ５２、５３とＭＲ
素子５４の抵抗値から求められたローバー１５の平行度
と湾曲度に基づいて制御される。アクチュエータ５７、
５８、５９の荷重をそれぞれＰＬ、ＰＣ、ＰＲとする
と、平衡度に関してローバー１５の図面に向かって右側
の加工量が足りない場合にはＰＬ＜ＰＲ、左側の加工量
が足りない場合にはＰＬ＞ＰＲとなるように制御され
る。また湾曲度に関してローバー１５の中央部の加工量
が足りない場合にはＰＣ＞ＰＬ、ＰＲ、両端の加工量が
足りない場合にはＰＣ＜ＰＬ、ＰＲとなるように制御さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記公知例では、梁材
６２のたわみ曲線が２次多項式で近似できるようにＨ型
スロット形状を設計しておき、ローバー１５の平行度と
湾曲度に基づいて治具５１に加える荷重を制御してい
る。しかし治具５１へローバー１５を接着した後、或い
はローバー１５をラップ加工している最中のローバーの
曲がり形状は、図９に示すように必ずしも２次多項式で
表すのが最適ではない。図８は、治具へローバーを接着
した後のローバーの曲がりを、両端の電磁変換素子（以
下素子と略す）を基準に各素子の位置を顕微鏡で測定し
た結果をプロットして表し、これを２次近似曲線化した
ものを示したものである。２次近似曲線ではずれが大き
く、これを基にした荷重制御によって変形させた梁材６
２の形状と実際のローバー１５の形状の差が、加工後の
素子高さばらつきを生ずることがわかる。今後さらに厳
しくなる素子高さの許容公差に対して加工合格率を向上
させるには、ローバーを取付けた梁材の形状を低次の多
項式近似で制御するのでは対応が難しくなっている。本
発明は、ローバー中の個々の素子高さを高精度に加工制
御するため、個々の素子高さに合せてローバーを自由な
形状に制御するための加工治具を提供することを目的と
している。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の磁気ヘ
ッドの電磁変換素子（以下素子と略す）が並んでいるロ
ーバー内の各素子を所望の高さに加工するための加工治
具において、加工装置に固定するための左右の固定部
と、前記左右の固定部間を連結した上部弾性梁と、前記
左右の固定部間を連結しローバーが保持される下部弾性
梁と、前記上下の弾性梁を複数の推力伝達部材で連結し
たことを特徴としている。また、本発明は、前記上下弾
性梁と推力伝達部材との連結部が、弾性ヒンジであるも
のである。また、本発明は、前記上部弾性梁の推力伝達
部材との連結部に対向する位置に、押引力が伝達できる
フックを設けたものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】まず、本発明の磁気ヘッドの加工
治具に係わる加工装置と制御システムの概要を図３、図
４を基に説明する。加工装置１は、回転定盤１７、研磨
スラリー供給装置（図示せず）、ローバー１５を貼付け
た加工治具３０を取付ける加工ヘッド２０、及び制御装
置１８を有している。加工ヘッド２０は荷重制御アクチ
ュエータとしての空圧シリンダ２１を複数鉛直方向に向
けて配置し、その下方に各空圧シリンダのロッドと連結
された伝達ロッド２２を装備したシリンダ力伝達部２３
を設けている。シリンダ力伝達部２３の下方に加工治具
３０が取り付けられる。これにより、伝達ロッド２２
は、加工治具３０に取付けられたローバー１５の所定箇
所に、空圧シリンダからの荷重を作用することができ
る。各空圧シリンダには、荷重制御アクチュエータの荷
重調整手段として電気信号で空気圧が制御できる電空レ
ギュレータ１９と、空圧シリンダの出力方向を切換える
バルブ（図示せず）が配設されている。

【０００８】空圧シリンダの本数は、各素子個々に荷重
を作用させるだけの本数が望ましいが、求める加工精度
によって適宜決めればよく、数素子毎に１箇所の割合で
ローバーに荷重を作用させるような本数としてもよい。
空圧シリンダは別体のものを連ねて配置してもよいが、
この場合外形寸法で決まるピストンのピッチ寸法とロー
バーの長さから、自ずと最大本数が規定される。この規
定された本数以上の空圧シリンダを配置する場合は、ブ
ロック体から本数分のシリンダ部を密接加工してピスト
ンピッチを狭めた多連シリンダを用いたり、シリンダ力
伝達部２３内の伝達ロッド２２の配設構造を工夫したり
する等で対応することができ、本例では１２本とした。

【０００９】次に制御の概要を説明する。制御装置１８
の信号入力部に、マルチチャンネルのディジタルオーム
メータを介して複数のＥＬＧ１６の抵抗値Ｒ_ｉが入力さ
れる。ここでｉは１列に並んだＥＬＧのうちｉ番目のＥ
ＬＧに関するものを意味する添字である。なお、用いる
ローバー１５は、前記従来の技術の項で述べたように、
素子成膜時に各素子に隣接してＥＬＧ１６が形成された
ものであり、ＥＬＧ１６は素子に対して一定位置に形成
されているため、その抵抗値を測定することで素子高さ
を求めることができる。なお、磁気ヘッドがＧＭＲヘッ
ドの場合には、ＥＬＧ１６を設けず、ＧＭＲ素子自体の
抵抗値を測定し、これより素子高さを求めることもでき
る。

【００１０】演算部は各抵抗値Ｒ_ｉに対応した素子の素
子高さｈ_ｉを算出して、目標素子高さとの各々の偏差を
求め、ローバーの各素子へ作用させる押引力を演算す
る。押引力は、該時と設定された加工終了時間とで算出
される加工時間とをもとに、加工終了時間には偏差が実
質的に０、即ち、０又は０に近い許容値内となるような
加工レートを算出し、予め求めて記憶しておいた押付け
力と加工レートの関係をもとに演算する。次いで、該押
引力を発生させる空気圧力を得るための所定電気信号量
ｅ_ｉが求められ、電空レギュレータ１９へ出力される。
電空レギュレータ１９は電気信号量ｅ_ｉに応じた空気圧
力ｐ_ｉを空圧シリンダ２１に作用させる。この演算、操
作を一定サイクル毎に行なうことにより、各素子の高さ
を目標の高さに収束させることができる。

【００１１】次に、本発明の磁気ヘッドの加工治具の基
本構造を、図１をもとに説明する。加工治具３０は、板
状体にワイヤ放電加工等で微細溝加工を施して形成し、
前記加工装置に取付けるための装着穴を有する左右一対
の固定部３５と、左右の固定部に連結し上下に平行に設
けた弾性梁３１、３２と、上下の弾性梁と垂直に連結し
た複数（本例では１２本）の推力伝達部材３３と、上部
弾性梁３２に推力伝達部材３３と対向するように設けた
伝達ロッド２２と係合するフック３４を有している。上
部弾性梁３２は、フック３４に伝達された制御荷重が有
効に直下の推力伝達部材３３に伝わるように、極力上下
方向厚さは薄くし、曲げ剛性を低くしている。下部弾性
梁３１は、曲げの制御性を上げるため、同様に極力上下
方向厚さを薄くしている。

【００１２】下部弾性梁３１の下面はローバー１５の取
付面であり、高精度の平面に形成するとともに、上下弾
性梁３１、３２の長さは、加工対象のローバー１５の全
長より長くする。推力伝達部材３３は、ローバー１５の
荷重を作用させる所定位置に設ける。本例では、ローバ
ー１５の全長を均等に１２分割するような位置に設けて
いる。推力伝達部材３３と上下弾性梁３１、３２及びフ
ック３４は、微細溝加工で板状体から一体形成し、上下
弾性梁３１、３２が曲がり易いように弾性ヒンジ３６で
結合している。このように、推力伝達部材３３で上下弾
性梁３１、３２が連結されているため、下部弾性梁３１
は定盤回転方向のねじり剛性が高く、ローバーの短手方
向ピッチングが防止できる。

【００１３】空圧シリンダ２１からの押引力は、図２に
示すように、伝達ロッド２２、フック３４、上部弾性梁
３２、推力伝達部材３３を介して、ローバー１５が取付
く下部弾性梁３１に伝達される。従って、１２本の空圧
シリンダ２１からの出力方向及び推力を制御することに
より、下部弾性梁３１の形状を制御することができ、ロ
ーバー１５の所定箇所の加工圧を制御することができ
る。

【００１４】次にローバー内の素子高さ加工方法につい
て説明する。まず、加工治具３０の下部弾性梁３１の下
面に、ローバー１５をＡＢＳ面が外側になるようにワッ
クス等により貼り付けて固定する。次いで、加工治具３
０を加工ヘッド２０にボルトで固定する。研磨スラリー
を滴下しながら定盤１７を回転させ、ローバーのＡＢＳ
面が定盤表面に当接するように加工ヘッド２０を下降さ
せるとともに、空圧シリンダ２１に所定の初期荷重を付
与する。下部弾性梁３１はフック３４を介して、伝達ロ
ッド２２で押されて、ローバー１５のＡＢＳ面が定盤表
面に押圧される。

【００１５】加工開始後所定サイクル毎に、制御装置１
８には素子のＥＬＧ１６の抵抗値Ｒ _ｉが入力され、演算
部は各Ｒ_ｉに対応した素子の素子高さｈ_ｉを算出して、
目標素子高さとの各々の偏差を求め、前述したように加
工時間内に偏差が実質的に０となるように該素子に対す
るフック３４への押圧力を演算する。該フック３４を押
圧するように配置された空圧シリンダの電空レギュレー
タへ押圧力に対応する所定電気信号が出力され、該空圧
シリンダは所望の出力に制御される。なお、フック及び
空圧シリンダを素子２〜５個毎、例えば３個毎に１箇所
となるように配設した場合、前記制御に用いる素子高さ
は、対応する３素子のＥＬＧ抵抗値の平均値、あるいは
選定しておいた素子のＥＬＧ抵抗値をもとに算出すると
よい。

【００１６】該出力は、伝達ロッド２２を介して、ロー
バー取付け部材の下部弾性梁３１に付与され、ローバー
１５の所定位置に荷重が作用する。この操作を一定サイ
クルごとに行なうことにより、各素子の高さは目標の高
さに収束していき、ばらつきの少ない高精度な加工をす
ることができる。なお、ラップ加工のための押圧荷重だ
けでなく、ローバー１５の傾きを考慮した荷重を別途補
正すると、より効率的に、さらに精度よくローバー１５
の中の素子高さを揃えることができる。

【００１７】本発明の加工治具は、前述した加工治具３
０の下部弾性梁の形状が異なる図５に示すような加工治
具４０とすることもできる。この加工治具４０の下部弾
性梁４１は、推力伝達部材３３とは弾性ヒンジ３６で結
合しているが、隣接する弾性ヒンジ間において、結合部
から離れるにしたがって厚さを厚くしている。この加工
治具４０においては、厚さが厚い梁部分は曲がりが小さ
く、下部弾性梁全体としては、推力伝達部材３３との結
合部を折点とする折れ線的な変形を呈するが、結合部間
の梁部では、加工圧のバラツキを小さくすることができ
る。図５では、３角形状の例を示しているが、半円状、
半多角形状等と種々の形状をとることができる。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明は次の効果を
有している。１）本発明の加工治具は、上下弾性梁の上下方向厚さが
薄いため、上下弾性梁に曲げと撓みが容易に生じ、ロー
バーを自由度高く形状制御することができるので、ロー
バー中の個々の素子高さを高精度に加工することができ
る。２）本発明の加工治具は、推力伝達部材で上下弾性梁が
連結されているため、下部弾性梁は定盤回転方向のねじ
り剛性が高く、ローバーの短手方向ピッチングが防止で
きるため、ローバーのエッジをだれなく加工することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気ヘッドの加工治具の一例を示す図

【図２】上記加工治具による加工時の状態を示す断面図

【図３】本発明の加工治具を用いた加工装置の概要を示
す図

【図４】本発明の加工治具を用いた加工制御システムの
概要を示す図

【図５】本発明の磁気ヘッドの加工治具の他の例を示す
図

【図６】従来例のローバーの曲がりを修正する機能を有
するラップ装置の概念図

【図７】上記従来例で使用される治具の形状図

【図８】ローバー内の素子高さ分布とこの２次近似した
曲線を示す図

【符号の説明】

１…加工装置、１５…ローバー、１７…定盤、１
８…制御装置、２０…加工ヘッド、２１…空圧シリン
ダ、２２…伝達ロッド、２３…シリンダ力伝達部、３
０…加工治具、３１…下部弾性梁、３２…上部弾性
梁、３３…推力伝達部材、３４…フック、３５…固定
部、３６…弾性ヒンジ、４０…加工治具の他の例

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の磁気ヘッドの電磁変換素子（以下
素子と略す）が並んでいるローバー内の各素子を所望の
高さに加工するための加工治具において、加工装置に固
定するための左右の固定部と、前記左右の固定部間を連
結した上部弾性梁と、前記左右の固定部間を連結しロー
バーが保持される下部弾性梁と、前記上下の弾性梁を複
数の推力伝達部材で連結したことを特徴とする磁気ヘッ
ドの加工治具。
【請求項２】前記上下弾性梁と推力伝達部材との連結
部は、弾性ヒンジをなしている請求項１記載の磁気ヘッ
ドの加工治具。
【請求項３】上部弾性梁の推力伝達部材との連結部に
対向する位置に、押引力が伝達できるフックを設けた請
求項１又は２記載の磁気ヘッドの加工治具。