JP3230860B2 - 磁気ヘッドの加工方法およびその装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッドの加工方法
およびその装置に係わり、特に、磁気ディスクと対向す
る磁気ヘッドの浮上面に、均一な凸の曲率のクラウニン
グ加工面を精度よく高能率に形成し、磁気ディスクの回
転起動時における磁気ディスクと磁気ヘッドとの粘着を
防止するのに好適な、磁気ヘッドの加工方法およびその
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０に示すように、磁気ディスク装置
用の磁気ヘッド８は、磁気ディスク９上に載置された状
態で回転を開始するが、その際、磁気ディスク９の回転
に伴う空気動圧によって、該磁気ディスク９上を０．２
μm〜０．１μm浮上する。そして、この浮上量が小さい
ほど記録密度が向上する。

【０００３】図１１は磁気ヘッド８の外観図で、磁気ヘ
ッドの浮上面８ａは、セラミックスの端面に薄膜素子を
形成し、０．０１μm以下の面粗さと０．１μm以下の平
面度に、研磨加工で仕上げられている。磁気ヘッド８
は、磁気ディスク９が回転することによって生じる空気
動圧により浮上させられている。

【０００４】しかし、磁気ディスク９が回転を停止する
と、図１２（ａ）に示すように、磁気ヘッド８の浮上面
８ａのほぼ全体が磁気ディスク９と接触する。このた
め、磁気ディスク９と磁気ヘッドの浮上面８ａとが密着
状態になって粘着し、磁気ディスク９が回転起動しても
磁気ヘッド８が浮上せず、ヘッドクラッシュをおこす原
因となっていた。

【０００５】上記磁気ヘッド８の粘着を防止するため、
磁気ヘッド８の浮上面８ａと磁気ディスク９との接触部
分の接触面積を低減することが提案されている。これ
は、図１２（ｂ）に示すように、磁気ヘッド８の浮上面
８ａに、所定のクラウンハイトδを有する凸の曲率面を
形成するクラウニング加工を行うもので、該クラウニン
グ加工により磁気ディスク９との接触面積を低減し、前
記粘着状態を防止するものである。

【０００６】凸の円弧状の曲面を形成するクラウニング
加工の従来技術としては、固定治具でテーブルに固定さ
れた磁気ヘッドの摺動面を、所定の曲率形状に成形され
た研削カッターを使用して研削する方法（例えば、特開
昭６１ー１５６５０５号公報）や、加工前の磁気ヘッド
の裏面に、調整された一定のモーメントを与えることに
より凹に僅かに変形させた浮上面を、平坦にラップし、
そのモーメントの拘束を解放させることで、逆に凸の浮
上面を得るようにした磁気ヘッドの加工方法（例えば、
特開平１−３０１０４９号，特開昭６１−１９９７６５
号の各公報）が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術のうち、
研削カッターを使用する方法は、研削カッターの使用頻
度が増すと、局部的に摩耗して研削カッターの形状精度
が劣化するため、相対的に磁気ヘッドの摺動面の形状も
劣化し、所定のクラウニング形状が得られない問題点を
有しており、同時に、クラウニング形状を変更するに
は、曲率の異なる他の研削カッターを用意しなければな
らない欠点を有していた。

【０００８】また、加工前にかけたモーメントの拘束を
解放させて凸の浮上面を得る方法は、前記モーメントを
かける治具を必要とし、かけるモーメントが調整されて
いても磁気ヘッドの裏面に与える変形は一定になりにく
く、従って、モーメントの拘束を解放させても浮上面を
均一な曲率にするのは困難であった。そして、本方法に
よるクラウニング加工面の形成は、加工能率の面でも問
題を有していた。

【０００９】上記従来技術の問題点に鑑み、本発明は、
磁気ディスクと対向する磁気ヘッドの浮上面に、均一な
凸の曲率のクラウニング加工面を、容易に精度よく、し
かも高能率に形成し、磁気ディスクの回転起動時におけ
る磁気ディスクと磁気ヘッドとの粘着を防止することが
できる、磁気ヘツドの加工方法およびその装置を提供す
ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の磁気ヘッドの加工方法は、 （ｉ）上面が平坦で所定の速度で回動可能な研磨定盤上
に研磨治具を載置し、 （ｉｉ）該研磨治具は該研磨定盤の回転速度に対し所定
の速度比で回動可能にし、 （ｉｉｉ）該研磨治具の下面に、整列させた多数の磁気
ヘッドと、該整列させた磁気ヘッドと略同一の寸法・形
状に形成されたダミー材とを、該ダミー材側を平行板ば
ねを介して前記研磨定盤上面に接触状態に、かつ所定の
間隔を設けて略平行に相対配置して前記研磨定盤と研磨
治具とを回動させ、 （ｉｖ）その回動に伴う前記平行板ばねの周期的な伸縮
により、研磨治具に繰り返し首振り揺動運動をさせ、 （ｖ）該首振り揺動運動により、前記磁気ヘッドの研磨
定盤上面との接触面に、所定の曲率のクラウニング加工
面を形成するものである。

【００１１】また、本発明の磁気ヘッドの加工装置は、 （ｉ）上面が平坦で所定の速度で回動可能な研磨定盤
と、 （ｉｉ）下面に整列させた多数の磁気ヘッドと、該整列
させた磁気ヘッドと略同一の寸法・形状に形成されたダ
ミー材とを該ダミー材側を平行板ばねを介して前記研磨
定盤上面に接触状態に、かつ所定の間隔を設けて略平行
に相対配置して研磨定盤上に載置された研磨治具と、 （ｉｉｉ）該研磨治具をその外周面を案内し、かつ支持
して前記研磨定盤の回転速度に対し所定の速度比で回動
可能に駆動する複数のローラとを備え、 （ｉｖ）前記研磨定盤と研磨治具とを回動させた際、前
記平行板ばねの周期的な伸縮により、研磨治具を繰り返
し首振り揺動運動可能に構成したものである。

【００１２】

【作用】上部に円形外周面を有する研磨治具を研磨定盤
上に載置し、研磨定盤と研磨治具とを互いにスリップし
ないように回転させると、研磨治具の下面に所定の間隔
を設けて平行に相対配置された磁気ヘッドと平行板ばね
を介したダミー材とは、平行板ばねの周期的な伸縮によ
って研磨治具に発生する一定の振幅の単振動タイプの繰
り返し首振り揺動運動を、研磨治具とともに行うことに
なり、磁気ヘッドとダミー材とに下向きに作用する研磨
荷重に周期的な変動を生じさせる。この変動は磁気ヘッ
ドとダミー材とに作用する研磨荷重に差を生じさせ、前
記研磨定盤と研磨治具との回転速度に対応する角速度の
繰り返し首振り揺動運動と相俟って、磁気ヘッドの浮上
面に所定の曲率のクラウニング加工面を形成することが
可能になる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の磁気ヘッドの加工装置の一実
施例を、図１ないし図５を参照して説明する。図１は磁
気ヘッドの加工装置を示す平面図、図２は図１のＩＩ−
ＩＩ断面図、図３は研磨治具の下面側を示す斜視図、図
４は研磨治具の下面側を示す平面図、図５は図４のＶ−
Ｖ断面図である。

【００１４】図１ないし図５において、１は加工前の磁
気ヘッド（以下、ワークともいう）、２は上面が平坦
で、図１に示す矢印方向に所定の速度Ｖ₁で回動可能な
研磨定盤、３は上部に円形外周面３ａを有し、研磨定盤
２上に載置されている研磨治具で、研磨治具３の下面に
は、図３，４に示すように１列に精度よく整列させた数
個〜数十個の多数の磁気ヘッド１と、該整列させた多数
の磁気ヘッド１と同一の寸法・形状に形成されたダミー
材７とが、研磨定盤２上面に接触状態に、かつ所定の間
隔を設けて平行に相対配置させられている。ただし、こ
の場合ダミー材７は、研磨治具３の下面に平行板ばね４
を介して取り付けられている。５は図１，２に示すよう
に研磨治具３の円形外周面３ａを案内し、かつ支持する
複数のローラで、各ローラ５は研磨治具３を、図１に示
す矢印方向（研磨定盤２と同方向）に一定の回転速度Ｖ
₂に保持可能に、研磨定盤２の回転速度Ｖ₁と一定の速度
比で図示しない駆動機構を介して駆動される構成になっ
ている。なお、研磨定盤２が回転停止している間は、研
磨治具３も停止している。

【００１５】上記構成からなる研磨定盤２と研磨治具３
とを、互いにスリップしないように速度Ｖ₁，Ｖ₂で回動
させると、平行板ばね４が周期的に伸縮し、研磨治具３
を繰り返し首振り揺動運動させる。この作用を図６の原
理図を参照して説明する。

【００１６】図６において、前記首振り揺動運動の揺動
角度：θ、揺動周期：ｆ、ワーク１の長さ：ｂとする
と、首振り角速度ωは次式（１）で表される。

【００１７】

【数１】

【００１８】ここで、Ｒは加工面曲率半径で、次式
（２）で表される。

【００１９】

【数２】

【００２０】つぎに、加工速度ｄＺ／ｄｔは、研磨荷
重：Ｐ、研磨定数：ｃとすると、次式（３）で表され
る。

【００２１】

【数３】

【００２２】上記（１），（２），（３）の各式より、
クラウニング加工面形状の創成方程式を次式（４）とし
て求めることができる。

【００２３】

【数４】

【００２４】目的とする創成形状がＺ（Ｘ）として与え
られれば、式（４）より前記首振り揺動運動の角速度分
布が求められる。そして、その求めた角速度分布により
ワーク１に首振り揺動運動させて研磨することにより、
所望のクラウニング加工面形状を創成することが可能に
なる。

【００２５】つぎに、本発明のクラウニング加工動作
を、図７および図８を参照して具体的に説明する。図７
はクラウニング加工動作説明図、図８はクラウニング加
工時の研磨荷重の変化説明図で、図７の加工動作に対応
して示したものである。

【００２６】図７（ａ）は、研磨定盤２および研磨治具
３の停止状態を示す側断面図である。この場合、研磨治
具３の重心“ロ”にかかる研磨荷重（研磨治具３の自
重）Ｐは、図８（ａ）に示すように、“ハ”の位置のワ
ーク１と“ニ”の位置のダミー材７とに均等に負荷さ
れ、研磨治具３は水平状態（非首振り状態）を維持して
いる。つづいて、加工を始めるために研磨定盤２と研磨
治具３とを、互いにスリップしないように速度Ｖ₁，Ｖ₂
で回転させると、起動と同時にワーク１およびダミー材
７における研磨抵抗に対抗して、研磨治具３を回転支持
しているローラ５の“イ”の位置（研磨定盤２の上面か
ら高さｈの位置）に反力μＰが作用し、反力μＰによる
モーメントμＰｈが働く。ここで、μは研磨抵抗係数で
ある。このため、図８（ｂ）に示すように、ワーク１の
“ハ”の位置とダミー材７の“ニ”の位置とでは、垂直
方向の研磨荷重はダミー材７の“ニ”の位置の方が小さ
くて両者間に差を生じ、回転開始状態の図７（ｂ）に示
すように、ダミー材７を支えている平行板ばね４を伸長
させて研磨治具３を傾斜状態にする。

【００２７】上記状態から９０°回転すると、“イ”か
ら“ハ”，“ニ”までの距離が等しくなり、ワーク１お
よびダミー材７に働くモーメントが図８（ｃ）に示すよ
うに等しくなるため前記研磨荷重に差を生じなくなる。
このため、研磨治具３は、図７（ｃ）に示すように水平
状態になる。

【００２８】さらに、９０°回転させて前記停止状態か
ら１８０°の位置では、図８（ｄ）に示すように、研磨
荷重はワーク１の“ハ”の位置よりもダミー材７の
“ニ”の位置の方が大きくなり、図８（ｂ）と反対の状
態になる。このため、図７（ｄ）に示すように、ダミー
材７を支えている平行板ばね４が縮み、研磨治具３を図
７（ｂ）と対称の反対方向へ傾斜状態にする。

【００２９】さらに、９０°回転させて前記停止状態か
ら２７０°の図７（ｅ）の位置では、前記図７（ｃ），
図８（ｃ）の状態と同様に、図８（ｅ）に示すように前
記研磨荷重に差を生じなくなるため、研磨治具３は、図
７（ｅ）に示すように水平状態に復する。

【００３０】さらに、９０°回転させて前記停止状態か
ら１回転（３６０°）すると、前記図７（ｂ），図８
（ｂ）の状態に戻る。

【００３１】上記図７（ｂ）〜図７（ｅ）の動作を繰り
返すことにより、平行板ばね４を周期的に伸縮させて研
磨治具３に繰り返し首振り揺動運動をさせ、ワーク１の
研磨定盤２上面との接触面に、複数個同時に、均一な凸
の所定の曲率のクラウニング加工面形状Ｚ（Ｘ）を形成
することができる。

【００３２】前記したクラウニング加工面形状Ｚ（Ｘ）
は、平行板ばね４のコンプライアンスＲｅｓによって決
まり、形成されるクラウニング加工面のクラウンハイト
δは、下記の理論式により求められる。

【００３３】

【数５】

【００３４】式中、Ｌはワーク１とダミー材７との間の
距離である。

【００３５】図９に、上記理論式で求めた平行板ばね４
のコンプライアンスＲｅｓとクラウンハイトδとの相関
値を実線で示す。コンプライアンスＲｅｓを変えて行っ
た実験値は、この理論値とよく一致しており、平行板ば
ね４のコンプライアンスＲｅｓを設定し、研磨治具３に
繰り返し首振り揺動運動をさせることにより、容易にか
つ効能率に、所望のクラウンハイトδを有するクラウニ
ング加工面を得ることが可能になった。このため、磁気
ディスク９の回転停止時は、磁気ディスク１の浮上面は
磁気ディスク９の上面と線接触状態になり、回転起動時
における磁気ディスク９と磁気ヘッド１との粘着を確実
に防止することができる。

【００３６】なお、実験結果の一例として、ワーク１の
長さｂ＝４ｍｍの場合に、クラウンハイトδを０．０５
μm〜０．１μmに形成可能なことが確認されている。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、磁気デ
ィスクと対向する磁気ヘッドの浮上面に、均一な凸の曲
率のクラウニング加工面を、容易に精度よく、しかも高
能率に形成することが可能になり、磁気ディスクの回転
起動時における磁気ディスクと磁気ヘッドとの粘着を確
実に防止することができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気ヘッドの加工装置の一実施例を示
す平面図である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。

【図３】図１に示す研磨治具の下面側を示す斜視図であ
る。

【図４】図１に示す研磨治具の下面側を示す平面図であ
る。

【図５】図４のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】本発明のクラウニング加工面創成原理図であ
る。

【図７】本発明のクラウニング加工動作説明図である。

【図８】本発明のクラウニング加工時の研磨荷重の変化
説明図である。

【図９】本発明のクラウンハイトとばねのコンプライア
ンスとの相関図である。

【図１０】磁気ヘッドと磁気ディスクとの相対位置関係
を示す図である。

【図１１】磁気ヘッドの外観図である。

【図１２】回転停止時における磁気ヘッドと磁気ディス
クとの接触状態説明図である。

【符号の説明】

１…加工前の磁気ヘッド（ワーク）、２…研磨定盤、３
…研磨治具、３ａ…円形外周面、４…平行板バネ、５…
ローラ、７…磁気ヘッドのダミー材、８…磁気ヘッド、
８ａ…浮上面、９…磁気ディスク、１０…首振り支点、
１０ａ…瞬間回転中心。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 磯野 千博 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社 日立製作所 ストレージシステム 事業部内 (56)参考文献 特開 平２−308406（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−358378（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−146070（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−135467（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B24B 19/26 G11B 5/187 G11B 21/21 101

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（ｉ）上面が平坦で所定の速度で回動可能
   な研磨定盤上に研磨治具を載置し、 （ｉｉ）該研磨治具は該研磨定盤の回転速度に対し所定
   の速度比で回動可能にし、 （ｉｉｉ）該研磨治具の下面に、整列させた多数の磁気
   ヘッドと、該整列させた磁気ヘッドと略同一の寸法・形
   状に形成されたダミー材とを、該ダミー材側を平行板ば
   ねを介して前記研磨定盤上面に接触状態に、かつ所定の
   間隔を設けて略平行に相対配置して前記研磨定盤と研磨
   治具とを回動させ、 （ｉｖ）その回動に伴う前記平行板ばねの周期的な伸縮
   により、研磨治具に繰り返し首振り揺動運動をさせ、 （ｖ）該首振り揺動運動により、前記磁気ヘッドの研磨
   定盤上面との接触面に、所定の曲率のクラウニング加工
   面を形成することを特徴とする磁気ヘッドの加工方法。
2. 【請求項２】（ｉ）上面が平坦で所定の速度で回動可能
   な研磨定盤と、 （ｉｉ）下面に整列させた多数の磁気ヘッドと、該整列
   させた磁気ヘッドと略同一の寸法・形状に形成されたダ
   ミー材とを該ダミー材側を平行板ばねを介して前記研磨
   定盤上面に接触状態に、かつ所定の間隔を設けて略平行
   に相対配置して研磨定盤上に載置された研磨治具と、 （ｉｉｉ）該研磨治具をその外周面を案内し、かつ支持
   して前記研磨定盤の回転速度に対し所定の速度比で回動
   可能に駆動する複数のローラとを備え、 （ｉｖ）前記研磨定盤と研磨治具とを回動させた際、前
   記平行板ばねの周期的な伸縮により、研磨治具を繰り返
   し首振り揺動運動可能に構成したことを特徴とする磁気
   ヘッドの加工装置。