JP4333388B2 - ロール角／ピッチ角独立修正方法及び独立修正制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスク装置のデータを読み書きする磁気ヘッドサスペンションのコアスライダ搭載面のロール方向の傾き角となるロール角と、ピッチ方向の傾き角となるピッチ角とを、適切な角度範囲に修正する修正方法およびその修正装置に関する。

従来より、ハードディスク装置（以下、ＨＤＤという）の磁気ヘッドは記録媒体上を微小に浮上させる必要があるため、磁気ヘッド搭載面（以下、コアスライダ搭載面という）に対して要求される位置精度を満足させる磁気ヘッドサスペンション（以下、サスペンションという）の製造は難しいものであったが、近年更なる記録媒体の記録密度向上に伴い、浮上量の減少と共に、コアスライダ搭載面のロール角とピッチ角に対する姿勢制御の高精度化が一層要求されている。ところで、サスペンションのロール角及びピッチ角を、規定された値に角度修正するためには、各々の角度を双方向に、つまり、ロール角ではサスペンションの中心軸を中心に左右の回転方向に、ピッチ角ではサスペンション中心軸と直交する軸の上下回転方向に、修正できることが必要であるが、従来の角度修正方法では、ロール角／ピッチ角の一方を修正すると他方にも変形が生じるため、各々独立した角度制御を行うことができず、複数回の修正作業が必要となっていた。

また、ロール角／ピッチ角の修正を行う方法として、かつては、サスペンション先端部あるいはコアスライダ搭載面を直接押して機械的に曲げたり、ねじりを加える方法であったが、機械的な特性変化や応力歪みが発生し、修正後の経時変化や環境変化により修正前の形状に戻りがちであるという問題があるため、最近ではサスペンションの変形をレーザ走査による金属曲げ加工を利用した方法で実現している。即ち、レーザを金属に走査して加熱するとレーザ走査側に収縮が発生し、レーザ走査された方向（側）に曲げが生じることが知られており、この非接触による曲げ変形を利用して、ロール角およびピッチ角を修正する技術が、例えば、特許文献１に知られている。

一般的なサスペンション構成図を図２に示す。図２の（ａ）は、サスペンションの全体構成を示すもので、１はサスペンション、２はアクチュエータアーム取付部、３はアームばね部、４はアーム剛性部、５はジンバル部、６は磁気ヘッド、７はコアスライダ搭載部、８はジンバルばね部であり、図示しないが、その他電気信号ケーブルなどで構成されている。図中、先端の座標軸の回転方向は、ロール（ロール角）およびピッチ（ピッチ角）の回転方向をそれぞれ示す。図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すジンバル部５の詳細を示す。ジンバル部５は、コアスライダ搭載部７、ビーム部９、サスペンション取付部１０から構成されており、図中、特許文献１における、レーザ加工する位置である点線Ｓ１−Ｓ２を示している。

以下に図２（ｂ）を参照しながら、従来のレーザ走査による折り曲げ加工について説明する。点線Ｓ１−Ｓ２で折り曲げ加工することで、アーム先端Ｐ１、磁気ヘッド搭載面先端Ｐ２を変位させる。ジンバル部先端の拡大図を図３の（ａ）に示し、図２（ｂ）Ａ−Ａ断面の拡大図を図３の（ｂ−１），（ｂ−２）に示す。図３ロール角修正−その１の場合には、図３（ａ）の点線Ｓ１−Ｓ２にレーザを線走査することで折り曲げ変形が発生し先端の一方のＰ１が図３の（ｂ−１）に示す矢印の金属面側に変位することで、コアスライダ搭載面先端Ｐ２が図３の（ｂ−１）に示す矢印の媒体面側に変位するように、ねじりが加わり、図３の（ｂ−１）に示すロール角αは図３の（ｂ−２）に示すように修正される。次に、図４のロール角修正−その２では、図３の（ａ），（ｂ−１），（ｂ−２）で説明したロール角の修正方向を逆にさせたい場合の方法で、コアスライダ搭載部７を図３のＳ１−Ｓ２とは中心軸に対称な位置にレーザ走査することで、ロール角の修正方向を逆にするものである。このように図３、図４に示したように、ある曲線に沿ってレーザ照射することで、どちらか一方に金属面を折り曲げ、角度を修正するよう制御することができる。

ところで、従来のロール角を修正する技術は、上記特許文献１の概略説明をしたように、サスペンション１のジンバル部５の左右のどちら側かの線状に沿ってレーザ走査することにより、ロール角方向の修正を行うものであり、読み書きするヘッド素子のロール角の修正を重要視したものである。しかし、他方でこのサスペンションの姿勢制御は、ロール角方向の修正を行う以前のピッチ角が、ロール角方向の修正を行った後に変わってしまうため、再度ピッチ角の測定とそれに相応したピッチ角の修正を行わなくてはならない、という問題があった。

また、レーザ照射方法に関しては、その方法としてサスペンションまたは治具を反転させる方法、または、サスペンションの両側（表裏）に同時二分岐したレーザ光のどちらかを照射する方法が取られていた。従来の治具反転方式では装置のタクトタイムに影響を与えており、同時二分岐方式では光学系の追加や、大きなレーザ出力を持った発振器が必要なため、ランニングコストや装置のコストアップにもつながっていた。

また、今後高性能化する磁気ディスク装置に対し、サスペンションの浮上姿勢状態には高精度，高分解能な角度修正制御が求められているが、これまでの制御方法ではサスペンションへの照射エネルギーを制御するために、レーザ発振器側のパワーを可変させる方法をとっていた。しかし、発振器側のパワーの安定には時間を要し、微小なパワー調整が困難なため、修正分解能の向上は望めない。更に、小型化かつ複雑化するサスペンション形状では、レーザ走査が可能なエリアの策定も難しく、修正条件の算出に時間がかかっていた。
特開２０００−３３９８９４公報

本発明は、ロール角／ピッチ角の一方を修正すると、他方にも変形が生じて、各々独立した角度修正を行うことが困難であったという問題点に鑑み、ロール角の修正を行ってもピッチ角への影響が少なく、且つ、ピッチ角も高精度の微小修正を行える、ロール角／ピッチ角の高精度な角度制御方法を確立することを目的とする。

コアスライダの電気的接合部よりサスペンション先端側のエリアをレーザ光走査エリアとし、その中央部をピッチ角修正用のエリア、中央から離れ且つピッチ角修正用のエリアと重ならない左右のエリアをロール角修正用エリアとし、ロール角／ピッチ角それぞれの修正量に応じて定めたレーザ走査方法により、金属曲げ変形を起こさせ、サスペンションコアスライダ搭載面のロール角およびピッチ角の修正を行う仕組みとすることを主要な特徴とする。

本発明によれば、従来の角度修正方法とは異なり、サスペンションの表面または裏面の一方から、ロール角／ピッチ角とも相互の影響を抑えて、独立かつ双方向への角度修正が可能となる。

更に、発振器側のレーザパワーを変化させなくても、走査時のレーザパワーを任意に可変できるため、短時間で安定した高精度・高分解能な角度修正が行え、修正専用エリアを設けてあるため、修正条件の算出が容易となり、効率の良い角度修正を行えることが期待できる。

コアスライダの電気的接合部よりサスペンション先端側のエリアのうち、その中央部をピッチ角修正用のエリア、中央から離れ且つ重ならない左右のエリアをロール角修正用エリアとし、ロール角／ピッチ角それぞれの修正量に応じて定めたレーザ走査方法によりレーザ光を走査し、ロール角／ピッチ角それぞれを独立して角度修正を行う。

且つ、レーザパワーは一定出力とし、レーザ光路を上下どちらかに切り換え、また、光路内にも設けた可変式アパーチャーまたは、透過率を変えたガラス材等の透過材料により、照射するレーザ出力を変更して照射することにより、安定したレーザ出力でのレーザ光により金属曲げ変形を起こさせ、サスペンションコアスライダ搭載面のロール角およびピッチ角を修正できる仕組みとした。

図１は、本発明のサスペンションの構成図である。図１（ａ）は、サスペンションの全体構成図で図２（ａ）と同様であり、同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する。図１（ｂ）は、サスペンション先端部を拡大して示すもので、図２（ｂ）と同様に図１の（ａ）に示すジンバル部５の詳細を示し、１１は磁気ヘッドと回路パタンとを電気的に接続させる金で形成された複数の凸部である電気的接合部、１２はコアスライダ搭載部に磁気ヘッドを固着させた凸部であるダボである。サスペンション先端部拡大図の、電気的接合部１１よりさらに先端部が本発明でレーザ加工する独立修正箇所１３であり、点線で囲って示す。

図１（ｂ）に示すロール角／ピッチ角の独立修正箇所１３の部位のうち、図５（ａ）において、１４はロール角の独立修正箇所の部位を、図５（ｂ）において、１５はピッチ角の独立修正箇所の部位を点線で囲って示すものである。
（１）図１（ｂ）に示すように、サスペンション１の表面、またはその裏面の一方からレーザを照射する際、コアスライダ７とサスペンション１の電気的接合部１１よりサスペンション１先端側のエリアのロール角／ピッチ角の独立修正箇所１３にレーザ光を走査することにより、ロール／ピッチ角を独立に修正する。
（２）図５（ａ）のロール角の独立修正箇所１４に示すように、ロール角修正では、サスペンションの中心線から離れたエリアにレーザ光を走査する。また複数回のレーザ走査が必要な時は、中心線に近づく方向に走査位置や条件を変えながら走査する。
（３）図５（ｂ）のピッチ角の独立修正箇所１５に示すように、ピッチ角修正では、サスペンションの中心線上のエリアにレーザ光を走査する。また複数回のレーザ走査が必要な時は、中心線を基準にロール角への影響を考慮し、バランスを取りながら走査する。

尚、本発明は、量産製品の検査ライン等での調整作業に係るものであるので、各種のサスペンション形状に設計されても、ロール角／ピッチ角修正のためのレーザ光を走査できるエリアが確保されていることが必要である。従って、開発段階からの設計要件として、図５（ｃ）に例示するように、サスペンション１先端側のエリアに、ロール角／ピッチ角の修正に必要な専用エリア１６を持たせたものとすることが望ましい。また、ロール角／ピッチ角修正に先立っては、コアスライダ搭載面の傾きを把握する必要があり、図５（ｄ）は、このための、サスペンション先端部のコアスライダ搭載面またはコアスライダの傾きを測定する箇所を示す図であり、１７は角度変化測定面である。

図６は、本発明のロール角／ピッチ角独立修正制御装置の全体構成図を示す。本装置にて、サスペンションの平面の傾きを計測し、ロール角およびピッチ角の良否判定と、計測の結果で必要とする修正量を算出して修正できる。修正に使用するレーザ発振器１８、光ファイバによりレーザ発振器１８から受けたレーザ光を集光するレーザ集光ヘッド１９、配置されたサスペンション１の角度変化測定面１７の傾きを測定してロール角およびピッチ角の修正量を把握し、また、サスペンション１の加工位置との距離を測定する測定器２０、測定器２０からの変位データに基づきレーザ集光ヘッド１９に対するレーザ照射条件を制御する制御ユニット２１、サスペンション１のＸ−Ｙ軸方向を位置決めするためのＸ−Ｙステージ２２、Ｚ軸方向の位置決めをするＺ軸ステージ２３、及びＸＹＺ軸の全ての位置決めを制御するステージコントローラ２４、および前記制御ユニット２１、ステージコントローラ２４を制御すると共に、測定したロール角およびピッチ角の判定、修正角度の算出、予め修正角に必要なレーザ照射条件設定テーブルがあり、その中から条件設定を決めてレーザの照射条件を制御するパソコン２５で構成され、必要な場合には、前後に他工程との搬送部を配置する。

図５（ｄ）に示すこの例では、サスペンションのコアスライダ搭載面の傾きを計測し、この計測結果に基き、修正すべきロール角、ピッチ角を算出する。ロール角／ピッチ角をそれぞれ所定条件でレーザ走査して修正した後、再度、同様に測定し修正されたことを確認し、修正すべきロール角、ピッチ角となっていない場合には、再度同様の作業を行い、一つのサスペンション１の修正作業を終了する。本発明で使用するレーザとしては、連続波、パルス、Ｑ−ＳＷのいずれの発振器でも可能であり、レーザ走査方法としては、連続発振ではライン状に、パルス、Ｑ−ＳＷ発振では、レーザのドットをつなげたスキャニングを行う。

一般にロール角などの修正は、レーザの出力、繰り返し周波数、スポット径などのレーザ発振条件で制御するが、本発明の設定条件は、レーザ発振条件以外に修正する角度量に対応して、サスペンション１へのレーザ走査位置、レーザ走査速度、レーザ走査方向、レーザ走査繰り返し回数を変えることでロール角の修正量を任意に制御する。

以下に本発明の具体的な加工方法として、レーザ走査による角度修正方法を図７〜図８により説明する。図７（ａ）に示す、レーザ走査調査（イ）、（ロ）のそれぞれの修正箇所について、スキャンを開始するＸＹ座標上の開始Ｙ座標位置（本調査では、−０．９０）から、プラスされる方向、つまり図の上方へスキャンし、スャンの速度、スキャンの回数、及びスキャンの回毎にＸ方向にずらすΔＸ（ｍｍ）の量をパラメータとして、複数回の実験の結果により得られたデータから、ロール角及びピッチ角のそれぞれの変化量（°）の平均値、該複数回の変化量のそれぞれのバラツキ（°）の値を得る事ができた。

この場合の、ロール角の修正については十分な変化量を得られたが、他方で、（イ）及び（ロ）共にロール角修正時のピッチ角変動は、従来の半分程度に抑えることができたものの、ロール角のばらつき及びピッチ角の変動量は更に改善する必要があった。そこで、ΔＸのずらし方向について、補足調査として、図７（ｂ）、（ｃ）に示す走査調査（ハ）、（ニ）を行った。（ハ）の場合には、（イ）及び（ロ）の通常の場合とは反対方向にΔＸをずらし、つまり、中（中央）側から外側へ、４回走査し、ニの場合には、図７（ｃ）に示すように、５回の複数回の走査を行う順序を２，４，１，５，３の順序とし、左右のバランスを取りながら走査した。サスペンションの内側から外側に現状と逆方向に照射した（ハ）では、（イ）及び（ロ）と同程度ピッチ角を変化させてしまった。それに対し、（ニ）のように修正順序と修正開始位置を工夫することで、ピッチ角の変動を十分に小さく抑えることができた。

同様にピッチ角の修正に関して、図８（ａ）を参照しながら、調査ホの内容を説明する。図８（ａ）の（ホ）に示すように、ピッチ角の修正には、サスペンションの中心線上のエリアにレーザを走査するが、ロール角修正と相違する点は、スキャン開始のＹ座標の変化がピッチ角の修正量にかなり関与することである。また、複数回走査する場合は、サスペンションの中心線から左右に等間隔で振り分け、走査順序としては中心線から遠い順に左右交互に走査することにより、ロール角の変動を抑えることができる。

更に、補足調査として、図８（ｂ）の（ヘ）に示すような走査方法で、６回の走査を、その開始Ｙ座標を１〜６まで変えて行った場合に、修正開始のＹ座標がサスペンション先端からダボ１２に近づくに従い、ピッチ角の変化が増加し、電気的接合部１１付近でほぼ一定の変化量となった。このようなピッチ角の修正条件を適用することにより、ピッチ角を所定数値範囲で変化させることができ、且つ、ロール角の変動を所定数値以内に抑えることができた。

以上の調査データを基に、ロール角／ピッチ角のそれぞれの修正変化量を得られるレーザ走査方法として、制御用パソコン内に各種のパラメータの組み合せ表として、データベースを構築しておき、計測したヘッドスライダの平面の傾きに応じた修正変化量から、レーザ走査条件により、ロール角／ピッチ角の修正を行う修正装置とすることができた。

次に、図６を参照しながら、図９により本発明のレーザ走査の制御方法についての詳細な説明を行う。レーザ照射は、制御用パソコン内にある決められた修正条件に応じて光路を自動的に切り替えることがきる。
（１）同時二分岐方式によるレーザ照射
ロール／ピッチ角を独立に修正する方法として、図６には図示していないが、両方向のいずれかからでもレーザ走査することができる。サスペンション両側のいずれかからの修正を行う場合、発振器から出たレーザ光路を切り替え、サスペンションの片側からレーザ光を走査する。このとき、図９（ａ）に示すようにレーザ光路をハーフミラー等により、同時に二分岐したレーザ光のどちらかを使用するようにすると、レーザ発振器の出力１００％に対し上下それぞれ５０％になってしまうので、１００％のレーザ光をサスペンションのどちらかに走査するためには、２００％のレーザ出力の発振器が必要となってしまう。 そこで、本発明では、図９（ｂ）に示すようにレーザ光路を可動型全反射ミラー等による光路切替方式により、同時にはどちらかにのみとし、１００％のレーザ光を走査する。
（２）アパーチャー径を変化させた走査
図９（ｃ）に示すように、発振器のレーザパワーは一定出力値とし、発振器から出射レンズまでの間に、可変式アパーチャーを配置する。アパーチャーは、制御用パソコン内にある決められた修正条件、または走査速度に応じてアパーチャー径が自動的に変化する。
（３）透過率の異なる複数枚のガラス材などによる走査
図９（ｄ）に示すように、透過率の異なる複数枚のガラス材や、一枚の中で透過率を変えたガラス材を配置する。ガラス材も制御用パソコン内にある決められた修正条件、または走査速度に応じて使用するガラス材の種類や枚数，使用箇所が自動的に切り替わる。

本発明のサスペンションの構成図である。 従来例のサスペンションの構成図である。 従来技術の説明図（ロール角修正、その１）である。 従来技術の説明図（ロール角修正、その２）である。 本発明のロール角／ピッチ角独立修正箇所を示す図である。 本発明のロール角／ピッチ角独立修正装置の全体構成図である。 本発明のロール角修正のためのレーザ走査方法を説明する図である。 本発明のピッチ角修正のためのレーザ走査方法を説明する図である。 本発明のレーザ走査光路の制御方法を説明する図である。

符号の説明

１：サスペンション
２：アタチュエータアーム取付部
３：アームばね部
４：アーム剛性部
５：ジンバル部
６：磁気ヘッド
７：コアスライダ搭載部
８：ジンバルばね部
９：ビーム部
１０：サスペンションアーム取付部
１１：電気的接合部
１２：ダボ
１３：ロール角／ピッチ角の独立修正箇所
１４：ロール角の独立修正箇所
１５：ピッチ角の独立修正箇所
１６：ロール角／ピッチ角の修正専用エリア
１７：角度変化測定面
１８：レーザ発振器
１９：レーザ集光ヘッド ２０：測定器
２１：制御ユニット
２２：Ｘ−Ｙステージ
２３：Ｚ軸ステージ
２４：ステージコントローラ
２５：パソコン
Ｐ１：レーザ加工によるアーム先端部変位点
Ｐ２：レーザ加工によるアーム先端部変位点
Ｓ１−Ｓ２：レーザスポット走査線
α：磁気ヘッドスライダのロール角

Claims (5)

1. ２つのアーム部と、２つの前記アーム部間に支持された先端部と、前記先端部に支持されかつ磁気ヘッドと電気的接合する電気的接合部と、前記電気的接合部に支持されかつ前記磁気ヘッドを搭載するコアスライダ搭載面を有するサスペンションの修正方法であって、
   前記コアスライダ搭載面の傾きを計測し、修正すべきロール角を算出するステップと、
   算出された前記ロール角にしたがって、いずれか１つの前記アーム部近傍の前記先端部にレーザビームを前記サスペンションの中心線と平行に走査するステップと、
   を有することを特徴とするサスペンション修正方法。
2. ２つのアーム部と、２つの前記アーム部間に支持された先端部と、前記先端部に支持されかつ磁気ヘッドと電気的接合する電気的接合部と、前記電気的接合部に支持されかつ前記磁気ヘッドを搭載するコアスライダ搭載面を有するサスペンションの修正方法であって、
   前記サスペンションのコアスライダ搭載面の傾きを計測し、修正すべきピッチ角を算出するステップと、
   算出された前記ピッチ角にしたがって、前記先端部の中央にレーザビームを前記サスペンションの中心線と平行に走査するステップと、
   を有することを特徴とするサスペンション修正方法。
3. １回以上前記レーザビームを走査し、１回毎に同じ位置あるいは隣接する位置において走査速度あるいは走査順序を変えながら前記レーザビームを走査し、前記サスペンションのロール角またはピッチ角の修正を行うことを特徴とする請求項１または２に記載のサスペンション修正方法。
4. ２つのアーム部と、２つの前記アーム部間に支持された先端部と、前記先端部に支持されかつ磁気ヘッドと電気的接合する電気的接合部と、前記電気的接合部に支持されかつ前記磁気ヘッドを搭載するコアスライダ搭載面を有するサスペンションの修正装置であって、
   前記コアスライダ搭載面の傾きを計測し、修正すべきロール角を算出する手段と、
   算出された前記ロール角にしたがって、いずれか１つの前記アーム部近傍の前記先端部にレーザビームを前記サスペンションの中心線と平行に走査する手段と、
   を有することを特徴とするサスペンション修正装置。
5. ２つのアーム部と、２つの前記アーム部間に支持された先端部と、前記先端部に支持されかつ磁気ヘッドと電気的接合する電気的接合部と、前記電気的接合部に支持されかつ前記磁気ヘッドを搭載するコアスライダ搭載面を有するサスペンションの修正装置であって、
   前記サスペンションのコアスライダ搭載面の傾きを計測し、修正すべきピッチ角を算出する手段と、
   算出された前記ピッチ角にしたがって、前記先端部の中央にレーザビームを前記サスペンションの中心線と平行に走査する手段と、
   を有することを特徴とするサスペンション修正装置。

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