JPH05101352A - 磁気ヘツドの研磨方法および磁気ヘツドの高さ調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気記録装置に用いられる磁気ヘッドの研磨
方法および磁気ヘッドの高さ調整方法において、正確な
研磨や高さ調整ができない、または多くの労力と時間を
必要とする等の課題を解決し、任意の前面形状を形成で
きる磁気ヘッドの研磨方法および回転シリンダ上で正確
な高さ調整ができる磁気ヘッドの高さ調整方法を提供す
る。 【構成】 回転シリンダ８上に取り付けられた磁気ヘッ
ド１の前面を干渉性を落としたレーザ光を用いて光学的
に測定し、ファージ演算回路１２を用いて形状認識を行
い、研磨テープ１３の走行テンションを制御し、磁気ヘ
ッド１の前面を任意の形状に研磨する。また回転するシ
リンダ上にヘッドベースをのせ、そのヘッドベースの磁
気ヘッド取付部の面を加熱溶融し、磁気ヘッドの取り付
け高さを調整する。 【効果】 任意の前面形状を有する磁気ヘッドの作製お
よび正確な磁気ヘッドの高さ調整ができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録装置に用いら
れる磁気ヘッドの研磨方法および磁気ヘッドの高さ調整
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】回転シリンダを利用する磁気記録装置に
用いられる磁気ヘッドの前面形状は、磁気ヘッド前面研
磨装置で整形されている。これは小径シリンダに磁気ヘ
ッド前面がシリンダ側面から突出するように取り付け、
小径シリンダを回転させ、さらに研磨テープを小径シリ
ンダにそって走行させることにより磁気ヘッド前面を所
望の形状にラッピングするものである。

【０００３】また回転シリンダに取り付けられた磁気ヘ
ッドの高精度な位置決め、特にヘッドの高さ調整が要求
されている。これは回転シリンダを静止させた状態で、
シリンダから突き出したビスで調整されている。さらに
最近、高エネルギーのレーザ光を用いて、ヘッドベース
上の一点を溶解させ、ヘッドベースを変形させることに
より磁気ヘッドの高さ調整を行なう技術も開発されてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年の磁気記録装置の
多様化、高記録密度化に伴い、磁気ヘッドの前面形状も
多種多様な形状が望まれる。小径シリンダは高速で回転
しているため、従来は回転を止めて接触式の形状測定
機、または投影機等でヘッド前面形状を測定していた。
その結果にもとずいて前面研磨条件を変化させて所望の
ヘッド形状を得るためには、多大の労力と時間が必要で
あった。また回転シリンダに取り付けてあるヘッドの高
さ調整はシリンダを静止状態で行なうため、流体軸受け
等を用いて動的バランスで磁気ヘッドの高さが決まる構
造では正確な高さ調整を行うことができなかった。

【０００５】これらの問題点を解決するため高速で回転
するシリンダ上でヘッドの形状測定を行ないたいという
要望が発生している。従来、高速に移動する被写体を撮
影するには、ストロボが用いられていた。回転運動を行
なっている物体に、ストロボ光を当て、回転周期とパル
ス光の周期が一致すると、物体は静止しているように見
える。しかし、ストロボはコンデンサに電荷をためて、
発光させるため１μｓ以下の発光が難しい。さらに発光
周期が早くなると、電荷が十分たまらないため光量が落
ちる。また光量を大きくするため大電力の光源を用いる
と、大きなスパークノイズが発生し、周辺の回路系に重
大な悪影響をもたらすといった問題が発生していた。ま
た光源にレーザを用いたレーザ顕微鏡は、レーザ光の干
渉によるスペックルノイズを避けるため共焦点光学系を
用いている。この方式によると、スペックルノイズは減
るが、光を音響光学素子等を用いて走査するため高速で
移動する物体の面測定ができなかった。

【０００６】本発明は上記課題を解決するものであり、
極めて簡易に、かつ短時間で前面研磨ができる磁気ヘッ
ドの研磨方法および正確に位置制御ができる磁気ヘッド
の高さ調整方法を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回転するシリンダ上に取り付けられた磁気
ヘッドの回転と光源の発光との同期をとることにより磁
気ヘッドの前面の形状を光学的に測定し、測定された摺
動面形状に応じて磁気ヘッドの研磨条件を実時間で変え
て磁気ヘッドを研磨するものであり、また回転するシリ
ンダ上にヘッドベースをのせ、光源と回転するシリンダ
との同期をとり、ＴＶカメラにより磁気ヘッドのギャッ
プ位置を測定してヘッドベースの磁気ヘッド取付部の面
を加熱溶融し、磁気ヘッドの取り付け高さを調整するも
のである。

【０００８】

【作用】単にレーザ光を光源として、面状態の観察を行
うと前述したように、レーザ光の時間的、空間的コヒー
レンスのため、白黒のまだら模様であるスペックルノイ
ズが発生し、対象物の測定ができない。これは光学系間
の干渉、ごみ、または測定物体の持つ表面粗度によって
起こるレーザ光特有の本質的な問題である。このコヒー
レンスを無くすため、半導体レーザを用いレーザのＤＣ
入力に高周波のサイン波等を重畳する。これによりスペ
クトルがサイドバンドを持ち、コヒーレンスが著しく低
下する。したがってスペックルノイズのない鮮明な画像
を得ることができる。したがって、高速に回転するシリ
ンダ上の磁気ヘッドを対物レンズを用いて観測すると正
確なヘッド形状が確認でき、対物干渉レンズを用いて観
測すると等高線図である干渉縞像を得ることができる。

【０００９】磁気ヘッドの前面形状は、研磨テープの走
行テンションによって大きく異なる。走行テンションが
高ければ、小さな曲率を持つヘッドが得られ、走行テン
ションが低ければ大きな曲率を持つヘッドが得られる。
また摺動面形状を変えるためには、異なる研磨テープを
用いて研磨速度を変える、ヘッド突出量を変える等の方
法が知られている。

【００１０】本発明は、上記の研磨テープの走行テンシ
ョン制御をファジー推論で行うものである。ここでファ
ジー推論とは特定の規則（ファジールール）に従って変
数（センサ入力）を処理し、制御量を出力する推論方法
である。ファジールールとは、 if(x1=A and x2=B....) then (y=z) という人間の感覚に近い形で表現されており、(x1=A an
d x2=B....)は前件部、(y=z)は後件部と呼ばれる。x1=A
とは変数（センサ出力等）がメンバシップ関数A（干渉
縞数の大小という概念）に属する度合を求めることを意
味する。

【００１１】図４はこのようなファジールールに従って
推論結果を出力する一つの公知の手法を説明するための
図である。同図（ａ）、（ｂ）は前件部の２つの項に対
応するメンバシップ関数を示し、同図（ｃ）は後件部に
対応するメンバシップ関数を示す。ここで前件部のメン
バシップ関数として（ａ）、（ｂ）二つの場合を示して
いるが、前件部に入力される条件が増えればメンバシッ
プ関数も増加する。図４で横軸は変数の値を、縦軸はメ
ンバシップ値（所属度）を表わす。

【００１２】図４（ａ）において、前件部第１項の変数
Ｘ１の値が０．２であり、その所属度は０．５であると
する。また図４（ｂ）において、前件部第２項目の変数
Ｘ２の値が０．４で、その所属度が０．３であるとす
る。このような場合、ファジー演算部ではそれぞれの所
属度の中の最小値を取る。上記の例では所属度は0.3で
ある。次にｚに対応するメンバシップ関数を0.3で頭切
りを行なう。一つのルールに関してこのような推論を行
ない全てのルールに対応する演算結果を論理和とすると
図４（ｃ）の斜線領域で示すような形の推論値を得る。
通常は１個の定量値を決定しこの値で動作制御するため
の斜線部の重心ｙ’を求めこれを確定値として出力す
る。以上の推論手法において前件部に対する所属度の論
理積演算（小さい方の所属度を選ぶ演算）ルールと、後
件部に対する台形部の論理和演算ルールをmini-maxルー
ルという。このような処理をすることにより、円滑かつ
速やかな制御が可能となる。

【００１３】またヘッドベースの表面を高エネルギーの
レーザ光で加熱、溶融すると、溶融時の熱歪で、ヘッド
ベースが曲がり高精度な位置決めが可能である。干渉性
を落としたレーザ光を用いて観測を行なえば、回転する
シリンダ上でトラック高さは、ヘッドが数十ｍ／ｓとい
う高速で回転しても、観測ができる。したがって、実時
間でヘッド高さを測定しながら、高さ調整を行なうこと
ができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明の一実施例の磁気ヘッドの研磨方
法および磁気ヘッドの高さ調整方法について、図面を参
照しながら説明する。

【００１５】図１は、本発明の一実施例の磁気ヘッドの
研磨方法を説明する概略構成図である。図２は観測さ
れ、画像処理回路で抽出された磁気ヘッド前面の干渉縞
である。 図１において、１は磁気ヘッド、２は半導体
レーザ、３はＲＦ重畳回路、４はレーザ電源部、５は回
転シリンダ駆動回路、６はビームスプリッタ、７は対物
干渉レンズ、８は磁気ヘッド１を取り付けた回転シリン
ダ、９はＴＶカメラ、１０はテレビモニタ、１１は画像
処理回路、１２はファジー演算回路、１３は研磨テー
プ、１４はテンション検知アーム、１５はフォトカプ
ラ、１６はテンション検出回路、１７は巻取りリール、
１８は供給リール、１９は巻取りリールモータ、２０は
供給リールモータ、２１は巻取りリールモータ駆動回
路、２２は供給リールモータ駆動回路である。

【００１６】半導体レーザ２としては、波長７８０ｎ
ｍ、出力４０ｍＷ、発光時間は０．５μｓのものを用い
た。用いる半導体レーザ２は、用いるＴＶカメラ９の持
つ波長特性、観察したい対象物が何かによって青色レー
ザから赤外レーザまで適当な波長と出力の半導体レーザ
を選べば良い。ガスレーザ等はＲＦ重畳することにより
スペクトルが広がらない、発信が安定しない等の理由で
適当でない。ＲＦ重畳回路３は矩形波パルスに８００Ｍ
Ｈｚのサイン波が重畳できる回路である。ＲＦ周波数は
矩形波の周波数より高周波であれば良く、１００ＭＨｚ
から１０ＧＨｚが適当である。これによりサイドバンド
の広がったレーザ発光が得られる。通常半導体レーザの
半値幅は０．５ｎｍ以下であるが、ＲＦ重畳をかけるこ
とにより５ｎｍ程度に広げることができ、スペックルノ
イズの少ない面画像を得ることができる。従来のストロ
ボ法では、このような短時間のパルス幅の設定はでき
ず、パルス幅が長いと画像が流れて不鮮明になる。

【００１７】回転シリンダ駆動回路５の同期パルスによ
り回転シリンダ８の回転と半導体レーザ２の発光を同期
させる。レーザ光はＲＦ重畳回路３を用いて干渉性を低
下させ、ビームスプリッタ６で磁気ヘッド１の表面に落
射する。対物干渉レンズ７で、磁気ヘッド１の表面に発
生する干渉縞をＴＶカメラ９で測定する。テレビモニタ
１０で観察すると同時に、画像処理回路１１で干渉縞を
抽出し、磁気ヘッド１の表面の３次元形状を得る。抽出
された干渉縞線を図２に示す。得られた干渉縞パターン
をファージ演算回路１２に入力する。研磨テープ１３の
走行テンションはテンション検知アーム１４の位置をフ
ォトカプラ１５で検出し、ファジー演算回路１２に入力
する。

【００１８】ファジー演算回路１２はこの入力に基づき
ファジー推論を行い、確定演算値である巻取りリールモ
ータ１９および供給リールモータ２０の駆動電流を出力
する。巻取りリールモータ駆動回路２１、供給リールモ
ータ駆動回路２２が巻取りリールモータ１９、供給リー
ルモータ２０を駆動する。

【００１９】ファジー演算回路１２では、あらかじめ入
力されている得たい摺動面形状と、干渉縞パターンを比
較することにより研磨条件を決定する。干渉縞数が少な
い場合は、供給リールモータ２０の回転数を巻取りリー
ルモータ１９より低下させることで、走行テンションを
増加させ、研磨テープ１３の巻き付きをきつくすること
で、ヘッド摺動面の曲率を小さくすることができる。ま
た干渉縞数が多い場合は、走行テンションを低下させ曲
率を小さくすることができる。

【００２０】また、摺動面形状を変えるためには、何種
類かのスティフネスの異なる研磨テープ１３を使用する
が、磁気ヘッド１の突出量を変えることによっても可能
である。これらの制御をファージ制御と組み合わせて行
なえばよい。

【００２１】光源に用いる半導体レーザ２の、コヒーレ
ンスを落とすためには、半導体レーザ２から出たＲＦ重
畳されて出た光を音響光学素子（Ａ０素子）、回転式ハ
ーフミラー、回転式プリズム等（図示せず）を用いて光
軸を走査することにより、さらに空間変調をかけること
ができる。これにより、さらにスペックルノイズを低減
させることができる。また半導体レーザ２から出たＲＦ
重畳された光を光ファイバーまたは非球面レンズを通過
させることによりレーザ光の位相を乱すことができる。
すなわちレーザ光に位相変調をかけることができる。こ
の方法によっても、さらにスペックルノイズを低減する
ことが可能である。さらに、音響光学素子等による空間
変調と光ファイバー等による位相変調を併用しても良
い。

【００２２】以上、ヘッド摺動面の曲率を変える場合に
ついて説明したが、ヘッド厚さ方向干渉縞の中心位置の
制御、ギャップ深さの制御等に使えることは言うまでも
ない。

【００２３】またファジー演算部の演算をニューロ素子
を用いて、学習させて行なうことも効果的である。

【００２４】本発明では、前件部のメンバシップ関数は
干渉縞数と走行テンションであるが、ここで、さらに多
くのメンバシップ関数を入力してもよい。後件部のメン
バシップ関数は走行テンションであり、図３に各変数に
対するメンバーシップ関数を示す。図３（ａ）は干渉縞
の数、図３（ｂ）は走行テンション検出回路の出力、図
３（ｃ）はリールモータ駆動回路に流す電流量に関する
メンバーシップ関数である。図３中に示す記号は以下の
内容を示している。画像処理回路の出力 ＶＳ：干渉縞数少ない ＳＭ： やや少ない ＭＤ： ほぼ目標値 ＬＡ： やや多い ＢＧ： 多い 走行テンション検出回路の出力 ＶＳ：低い ＳＭ：やや低い ＭＤ：普通 ＬＡ：やや高い ＢＧ：高い リールモ−タの電流制御量 ＤＣ：回転数差を小さく ＤＬ： やや小さく ＺＥ： そのまま ＩＬ： やや大きく ＩＣ： 大きく このようなメンバーシップ関数を用いてファジー推論を
行い、供給リールモータ２０および巻取りリールモータ
１９の電流制御量の確定値を得る。

【００２５】これにより、任意の走行テンションを設定
することができ、任意の磁気ヘッド１の摺動面形状を得
ることができる。

【００２６】図５は本発明の一実施例の磁気ヘッドの高
さ調整方法を説明するための概略構成図、図６は同磁気
ヘッド部分の拡大図である。図５、図６において、図１
に示した構成要素と同じ構成要素には同じ符号を付して
説明を省略し、異なる構成要素について説明する。２３
は対物レンズ、２４は高エネルギーレーザ発光源、２５
はヘッドベース、２６はレーザ光によって溶解されたヘ
ッドベース２５の磁気ヘッド取付部である。

【００２７】回転シリンダ８上にヘッドベース２５を取
り付け、回転シリンダ駆動回路５の同期パルスにより回
転シリンダ８の回転と半導体レーザ２の発光を同期させ
る。レーザ光はＲＦ重畳回路３を用いて干渉性を低下さ
せ、ビームスプリッタ６で磁気ヘッド１の表面に落射す
る。対物レンズ２３を用いて磁気ヘッド１のギャップ部
分をＴＶカメラ９で観察し、テレビモニタ１０でギャッ
プ高さを測定する。回転シリンダ８と同期して高エネル
ギーレーザ発光源２４より出たレーザ光でヘッドベース
２５を短時間照射し、ヘッドベース２５の磁気ヘッド取
付部２６を加熱溶解する。これにより磁気ヘッド１のギ
ャップ高さを変化させることができる。このようにし
て、回転するシリンダ８上でのヘッド高さ調整が可能と
なる。レーザ光の照射量、照射時間をファジー制御して
もよい。

【００２８】

【発明の効果】上記実施例から明らかなように本発明に
よれば、迅速に磁気ヘッドの摺動面を研磨することがで
き、また磁気ヘッドの取り付け高さを制御することがで
き、極めて産業上の利用価値が高いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気ヘッドの研磨方法を実
施するための装置の概略構成図

【図２】磁気ヘッド前面に生ずる干渉縞を画像処理回路
で抽出した図

【図３】（ａ）は同実施例において使用されるファジー
推論部で用いられるメンバーシップ関数を表わす図 （ｂ）は同実施例において使用されるファジー推論部で
用いられるメンバーシップ関数を表わす図 （ｃ）は同実施例において使用されるファジー推論部で
用いられるメンバーシップ関数を表わす図

【図４】（ａ）は本発明の一実施例の磁気ヘッドの研磨
方法および磁気ヘッドの高さ調整方法において使用され
るファジー推論を説明するための図 （ｂ）は本発明の一実施例の磁気ヘッドの研磨方法およ
び磁気ヘッドの高さ調整方法において使用されるファジ
ー推論を説明するための図 （ｃ）は本発明の一実施例の磁気ヘッドの研磨方法およ
び磁気ヘッドの高さ調整方法において使用されるファジ
ー推論を説明するための図

【図５】本発明の一実施例の磁気ヘッドの高さ調整方法
を実施するための装置の概略構成図

【図６】同磁気ヘッド部分の拡大斜視図

【符号の説明】

１ 磁気ヘッド ２ 半導体レーザ ８ 回転シリンダ ９ ＴＶカメラ ２５ ヘッドベース ２６ 磁気ヘッド取付部

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転するシリンダ上に取り付けられた磁気
   ヘッドの回転と光源の発光との同期をとることにより磁
   気ヘッドの前面の形状を光学的に測定し、測定された摺
   動面形状に応じて磁気ヘッドの研磨条件を実時間で変え
   ることを特徴とする磁気ヘッドの研磨方法。
2. 【請求項２】光源が、干渉性を落としたレーザ光源であ
   る請求項１記載の磁気ヘッドの研磨方法。
3. 【請求項３】レーザ光源として半導体レーザを用い、そ
   の半導体レーザへの入力電圧を周波数多重することを特
   徴とする請求項２記載の磁気ヘッドの研磨方法。
4. 【請求項４】レーザ光源からのレーザ光に音響光学素子
   によって空間変調をかけることを特徴とする請求項２記
   載の磁気ヘッドの研磨方法。
5. 【請求項５】レーザ光源からのレーザ光を光ファイバー
   または非球面レンズを通過させることにより位相変調を
   かけることを特徴とする請求項２記載の磁気ヘッドの研
   磨方法。
6. 【請求項６】磁気ヘッドの前面の形状を対物干渉レンズ
   で測定されるレーザ光の干渉縞から認識することにもと
   づいて、研磨テープの走行テンションをファジー制御す
   る請求項１記載の磁気ヘッドの研磨方法。
7. 【請求項７】回転するシリンダ上にヘッドベースをの
   せ、光源と回転するシリンダの同期をとり、ＴＶカメラ
   により磁気ヘッドのギャップ位置を測定してヘッドベー
   スの磁気ヘッド取付部の面を加熱溶解し、磁気ヘッドの
   取り付け高さを調整することを特徴とする磁気ヘッドの
   高さ調整方法。
8. 【請求項８】光源が干渉性を落としたレーザ光源である
   請求項７記載の磁気ヘッドの高さ調整方法。
9. 【請求項９】レーザ光源として半導体レーザを用い、そ
   の半導体レーザへの入力電圧を周波数多重することを特
   徴とする請求項８記載の磁気ヘッドの高さ調整方法。
10. 【請求項１０】レーザ光源からのレーザ光に音響光学素
    子によって空間変調をかけることを特徴とする請求項８
    記載の磁気ヘッドの高さ調整方法。
11. 【請求項１１】レーザ光源からのレーザ光を光ファイバ
    ーまたは非球面レンズを通過させることにより位相変調
    をかけることを特徴とする請求項８記載の磁気ヘッドの
    高さ調整方法。