【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、パーソナルコンピュータなどの外部記憶装置として用いられる磁気ディスク装置の磁気ディスクとその製造方法及び磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、特開平１０−１８８２７０号公報や特開２０００−２６４６８１号公報に開示されているように、ハードディスク装置には、内径に取り付けのための穴があるドーナツ形状をした、アルミニウムやガラスなどの非磁性基材に所要の磁性体を形成したディスクが用いられていた。また、スピンドルモータには、ディスクの内径に嵌合させるためのハブが設けられ、クランパなどによって固定しディスクを回転できるようになっていた。このディスクに対して、磁気ヘッドによりデータを記録・再生できるよう構成されていた。また、高密度化対応のため磁気ヘッドの浮上量を少なくするために、ディスクのうねりの低減が行われてきた。さらには、機器の小型化に対応するためにディスクの非磁性基材も剛性を高くするようにアルミニウムよりもガラスが多用されてきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の磁気ディスクにおいては、平面性を向上させるために、通常、平面研削盤などにより両面を高精度に研磨することで実現してきた。また、小型・薄型化に伴ってディスクの基材自身も薄くする必要があるが、剛性の低下によってディスクのうねりが発生しヘッドの浮上量が低下できず、面記録密度を上げられないという問題があった。また、磁気ディスク装置において、データの転送レートは高い方が望ましく、このためにディスクの回転数を高める必要があった。
【０００４】
本発明は、従来のこれらの相反する課題を解決するもので、安価で、しかもうねりの少ないディスクとこれを用いた小型で信頼性の高い磁気ディスクとその製造方法及び磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る磁気ディスクは、ケイ酸塩ガラスを基材として構成される磁気ディスクの表面に含有するナトリウムイオンをカリウムイオンに置換し、その置換する深さが内周部よりも外周部の方が深いものである。この構成によれば、ディスクの回転に伴い発生するうねりを低減できる。これによって、ヘッドの浮上量を下げることができ高密度記録が実現できる。
【０００６】
また、前記置換する深さを前記磁気ディスクの外周部に向かうほど深くしたものである。この構成によれば、ディスクの剛性が外周部方向に行くにしたがって高くすることができ、ディスクの回転に伴い発生するうねりを低減できる。これによって、ヘッドの浮上量を下げることができ高密度記録が実現できる。
【０００７】
また、前記ディスクは、中央部に一体形成された軸を有し、この軸と直交する主面に磁気記録層を付加して構成されるものである。この構成によれば、軸を基準に磁気パターンの転写が可能となり、穴基準と比べて精度が向上でき、精度の高い自己サーボライトが可能となる。
【０００８】
また、本発明に係る磁気ディスクの製造方法は、ナトリウムイオンを有するケイ酸塩ガラスを溶融する工程と、溶融したガラスを所要のキャビティーを有する金型に充填する工程と、ナトリウムイオンの一部をカリウムイオンにより置換する工程とによりガラス基板の剛性を化学的に強化する磁気ディスクの製造方法であって、前記置換する深さを前記ガラス基板の外周部方向に向かうほど深くなるようにする工程により置換したものである。この方法によれば、ディスクの基材が成形によって実現でき、機械加工の工程が省略できるので工数の削減が可能となり、よってコストの低減が可能となる。また、ディスクの外周部の方が深い所までカリウムイオンにより置換したことにより剛性を高くできる。
【０００９】
さらに、本発明に係る磁気ディスク装置は、軸と一体化されたガラス基材の磁気ディスクと、磁気ディスクを回転させるモータと、磁気ディスクに記録再生をする磁気ヘッドと、この磁気ヘッドを所要トラックに移動するＶＣＭ（Ｖｏｉｃｅ Ｃｏｉｌ Ｍｏｔｏｒ）とを有する磁気ディスク装置において、前記磁気ディスクの剛性を化学的に強化して、前記軸より離れるに従って連続的に高めたものである。この構成によれば、ディスクの剛性が外周部方向に行くにしたがって高くすることができるために、ディスクの回転に伴い発生するうねりを低減できる。これによって、ヘッドの浮上量を下げることができ高密度記録が実現でき、さらには、同じ厚さの基材に対してより高速で回転させてもうねりを同等にでき、ヘッドの浮上量を下げることができる。逆にいえば、同程度の記録密度を実現するための基材厚さを薄くできることによって、装置全体の薄型化が可能となる。さらに、軸をスピンドルモータの軸と共用化することにより、クランパが廃止でき薄型化とコストの低減が可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る磁気ディスクの斜視図、図２は、本発明の実施の形態における磁気ディスクの半径方向と磁気ディスクの表面に含有するナトリウムイオンをカリウムイオンで置換した深さとの関係を示す図、図３は、本発明における磁気ディスクの製造方法のフロー図、図４は、本発明における磁気ディスク装置（以下ＨＤＤと略す）の要部平面図である。
【００１１】
まず、図１を用い磁気ディスクの構成を説明する。図１において、ディスクの主面１は、直径が約２０ｍｍ（０．８“）で厚さが約０．３ｍｍのケイ酸塩ガラス基材で構成され、中央部に同じ材質にて直径が約４ｍｍで、長さが０．８ｍｍの軸２が設けられている。軸２と直交するディスクの主面１には、磁気記録するために、Ｃｏ−Ｃｒ系などの磁性材をスパッタリングなどにより付着させ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）などによる保護膜など形成し、さらに、その上にフッ素系などを主成分とする潤滑剤を形成した磁気記録層３が設けられている。
【００１２】
磁気記録層３の構成については、使用する面記録密度やヘッドとの浮上量によって適宜決められる。本実施の形態における浮上量としてのフライハイト（Ｆｌｙ Ｈｅｉｇｈｔ）は、１５〜２５ｎｍ程度としてあり、面記録密度は、３０Ｇｂｐｓｉ（Ｇｉｇａ Ｂｉｔ Ｐｅｒ Ｓｑｕａｒｅ Ｉｎｃｈ）としている。また、軸２を付加してディスク全体としての重心が、軸２の部分に移動するようにしてある。ガラスの強化方法には、急冷して物理的に応力を与える方法や化学的に処理する方法が知られている。本発明においては、歪が発生しないように化学的な強化を行う。ケイ酸塩ガラス基材のナトリウムイオンを、これよりイオン半径が大きく周期律表で同じＩＡ族にあるカリウムイオンにより表面より数１０〜１５０μｍ程度の深さに対して置換させてある。つまり、最外周部分においては、基材の全厚みに対して置換されている。置換させる深さは、用いるディスクの要求特性に合わせて適宜選択することができる。
【００１３】
図２に示すように、横軸の半径方向に対して、カリウムイオンで置換した深さがディスクの外周部に向かうほど深くなるようにしてある。この構成によれば、ディスクの外周部に行くにしたがってガラスの強度を増すことができる。つまり、外周部に行くにしたがって剛性を高めることができる。これによって、外周部で発生しやすいディスクのうねりの低減が可能となる。ディスクのうねり、振れは回転方向に直交する方向の加速度を用いて評価することが知られており、これを通称ＡＣＣ（Ａｃｃｅｌｅｒａｔｉｏｎ）と呼んでいる。本実施の形態における化学的な強化は、ナトリウムイオンのイオン半径は、０．１ｎｍ程度であるのに対して、カリウムイオンでは、０．１３ｎｍ程度と大きい。この差によってガラス表面において圧縮応力を発生させ、ガラスを強化したものである。また、本実施の形態においては、カリウムイオンで置換した深さを半径のおおむね４乗に比例させた場合、ディスクの振れに対するＡＣＣ（加速度換算したもの）の低減が良い結果が得られた。置換深さを半径の何乗にするかはＡＣＣを測定しながら適宜選択可能である。
【００１４】
このようにして、ディスクの回転に伴ううねりを低減することが可能となる。これによると、同程度のうねりが許容される記録密度や、浮上量の条件においては、ガラス基材の厚さを低減することが可能になる。つまり、軽量化と、薄型化が実現できることになる。また、逆に言うと、同じ厚さのディスクに対しては、より浮上量の低減が可能となり、スペースロス低減が可能となることにより、記録密度の向上が実現可能となることを意味している。
【００１５】
さて、次にディスクに軸２が一体で設けられている点についての説明を行う。この軸２については、ガラスで一体成形により作られてもよいが、別に作られていてもよい。材質についてもガラスに対して線膨張係数が同程度であれば、適宜選択することが可能である。通常、従来のディスクは、ドーナツ型をしており、内径をスピンドルモータに設けられた、内径部分と嵌合する円筒形のハブと呼ばれる部分に挿入して、クランパと呼ばれるリングなどを用いて固定することが知られている。
【００１６】
しかしながら、記録密度が高まるに連れて、トラックピッチも高密度化する。このために、トラックの位置を検出するためのサーボ信号の記録には、自己サーボライトすることが用いられてきた。詳細は、特開２００１−２４３７３３号公報などに記載されるように、磁気転写などによるマスターパターンに対して実際使用するトラックに対するサーボパターンを書き込んで行く。これは、装置に組み込んだ時に発生するハブと内径部分とによる芯ずれ及びスピンドルモータの軸振れとその位相ズレなどによって、ＲＲＯが発生してしまうものである。本発明によれば、ディスクに一体で設けた軸２がスピンドルモータの軸そのものとすることができるために、ＲＲＯの発生を低減することができ、高密度化したトラックピッチにおいても容易にしかも良好なサーボパターンを書き込むことが可能となる。さらには、クランパも不要とすることができ、コストの低減や、薄型化・軽量化についても可能となる。
【００１７】
さて、次に、図３により本発明における磁気ディスクの製造方法のフローを説明する。図３において、まず、事前に所要の調合・調整を行ったガラスをカレットにしておき溶融する手順（溶融工程）Ｓ３１により成形できる状態にする。加熱温度については、軟化点よりも高く粘度を考慮しながら適宜選定しておく。条件としては、成形時間・成形性・成形機の能力などを配慮して決めることがよい。
【００１８】
次に、ガラスが成形できるように溶融したものを、所要の形状のキャビティーを有する金型に充填する手順（充填工程）Ｓ３２により成形する。金型の材質（ＳｉＣやＺｒＯ２など）や、表面の処理、コーティングなどは、使用するガラスなどによりＴｉＣやＴｉＮなど適切なものを選択することが望ましい。本実施の形態においては、軸２も同時に成形するようにした。
【００１９】
次に、徐冷し金型より取り出したディスク基材を化学的に強化するが、この際、外周部の方に行くに従ってカリウムイオンで置換する深さが深くなるようにナトリウムイオンを置換する手順（置換工程）Ｓ３３及びＳ３４を行う。具体的には、硝酸カリウムの溶液内に浸漬し、外周部に行くに従って反応速度が速くなるように加圧したり、温度を高めるなどの条件を与えてある。モル濃度などについては、温度と時間などを考慮して設定されている。別な形態の方法を用いてもよいが、外周部ほど深くカリウムイオンで置換できることに配慮することが必要である。
【００２０】
その後、ガラス基板を洗浄などの処理を行い、スパッタによりＣｏ−Ｃｒ系磁性膜を成膜する手順（成膜工程）Ｓ３５及び保護膜としてのＤＬＣ、潤滑膜を形成する手順（膜形成工程）Ｓ３５Ａによりディスクが完成する。成膜については、真空度、Ａｒガスの密度、ターゲットの条件及び磁性層の形成においての下地層やシード層などを適宜選択することにより良好な磁気特性のディスクが得られる。
【００２１】
次に、図４により、本発明における磁気ディスク装置（以下ＨＤＤと略す）の説明をする。図４において、図示しない回路部分を除くＨＤＤは、以下ＨＤＡ（Ｈｅａｄ Ｄｉｓｋ Ａｓｓｅｍｂｌｅ）と略す。ＨＤＡ１０は、ほぼ矩形箱状をしたアルミニウム製などのシャーシ１１と、シャーシを塞ぐカバー（図示せず）とを有している。また、ＨＤＡ１０内には、ガラスの非磁性基材上にＣｏ−Ｃｒ系などの磁性材をスパッタリングなどにより付着させ、所要の潤滑剤や保護膜など形成した磁気記録媒体としてのディスク１３が配置されている。本実施の形態においては、ディスクの直径が約２０ｍｍ（０．８“）という小径のものが用いられている。
【００２２】
スピンドルモータ１４は、ディスク１３を一定速度で回転させる。スピンドルモータ１４の軸受１５には、へリングボーン型のグルーブを有する流体軸受が用いてあり、モータの形態は周対向型のＤＤモータである。ディスク１３に設けられた、軸がそのままスピンドルモータの軸としてある。また、前述のようにディスク１３の重心が軸の部分にしてあるので、スピンドルモータ１４は、ディスク１３を高い回転精度で回転させ、ＲＲＯ・ＮＲＲＯなどで規定される半径方向の振れを高精度で実現している。
【００２３】
ディスク１３に対して情報の記録または再生を行う磁気ヘッド１７は、磁気ヘッド１７を支持するサスペンション１６の先に、ジンバルばね（図示せず）に取り付けられ、ロードビーム（図示せず）により付勢力が伝達されるように構成されている。磁気ヘッド１７は、スライダー（図示せず）に書き込み用の薄膜ヘッドと、読出し用のＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）ヘッドとが取り付けられている。また、スライダーには所要の形状を持たせたＡＢＳ（Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）面を持つ負圧スライダーとしてある。
【００２４】
サスペンション１６は、ピボット軸受１８によりディスク１３のトラック方向（半径方向）に対して回動自在に支持されている。アクチュエータは、サスペンション１６とコイルアーム１９とで構成されている。アクチュエータは、ＶＣＭにより回動及び位置決めされ、磁気ヘッド１７を所要のトラック方向に移動または位置決めされるようになっている。ディスク１３の外周部には、アクチュエータの待避位置にランプ２１が設けられており、サスペンション１６の先端部に設けられたタブ２２と協働してＨＤＤの動作停止の際に、アクチュエータを待避位置にアンロードし、ＨＤＤの非動作時に、アクチュエータを待避位置に保持する。
【００２５】
シャーシ１１の下面には、図示していない、モータなどの動作などを制御する駆動回路や、Ｒ／Ｗ回路、ＨＤＣ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）などが実装された回路基板が固定されＨＤＤとなる。このＨＤＤは、ロード／アンロード機構の形態をとっている。ディスク表面には、図示しないデータ及びサーボ情報が記録されたトラックが同心円状に配置されている。このサーボ情報については、前述のように磁気転写した後に自己サーボライトによって書かれている。トラックは、更に細かな、５１２バイト（Ｂｙｔｅ）単位などのセクターに分割されている。また、トラック位置によって線記録密度がほぼ一定になるようにゾーンビット記録をするようになっている。本実施の形態においては、８ゾーンに分割してある。
【００２６】
本実施の形態におけるＨＤＡにおいては、１プラッタ−１ヘッドと称され、ディスクの上面のみを記録面とし、１つの磁気ヘッドを用いる形態としている。磁気ヘッド１７は、図示しない回路基板からデータをディスク１３に記録を行うとともに、ディスク１３に記録されたデータの読み出しを行う。記録については、１６−１７の変調方式を用いてバイト（Ｂｙｔｅ）単位でコードの変換を行い記憶容量の向上と記録・再生の特性の向上を行っている。これらの信号は、ヘッドアンプに接続されている、ＦＰＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｐｒｉｎｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）などを介して磁気ヘッド１７との間で授受される。
【００２７】
磁気ヘッド１７は、サスペンション１６により与えられる付勢力によりディスク１３に付勢されスライダーのＡＢＳ面と、ディスク１３の回転により発生する空気流の流入により、所要の正・負圧を生じ非常にわずかな浮上量で安定して浮動するようになっている。
【００２８】
ＶＣＭは、コイル２０と、図示しない上、下ヨーク及び、マグネット２３などから構成されている。アクチュエータのコイルアーム１９に固定されたコイルの下端面には、所定の空隙を介してマグネットが対向配置されている。この構成により磁気回路を形成し、コイルアーム１９を、上ヨークとマグネットとに挟まれた空間に配置してあり、コイルが回動可能となっている。マグネット２３には、エネルギー積の高いＮｄ−Ｆｅ系の焼結製のもので、表面をＮｉなどによる防錆処理をして面内に２極に着磁して用いてある。
【００２９】
ランプ２１は、図示しないが、アンロード時のタブの運動方向、すなわちディスクの径方向外側に向けて、複合的な平面が配置されて、シャーシ１１に固定されている。なお、アクチュエータとＶＣＭとランプ２１とで、ロード／アンロード機構を構成している。
【００３０】
次に、ＨＤＤについてその動作を説明する。回路基板により、スピンドルモータ１４が駆動され、ディスク１３が所定の回転速度で回転する。本実施の形態においては、３，０００Ｓ−１（３，０００ｒｐｍ）としてある。ランプ２１に退避していた磁気ヘッド１７がＶＣＭによりピボット軸を中心に回動し磁気ヘッド１７をディスク面へとロードする。ディスク１３の回転により発生した空気流と、サスペンション１６の付勢力、スライダーのＡＢＳの作用によって、ディスク１３との間で非常にわずかな浮上量（１５〜２５ｎｍ程度）にて安定して浮動する。これにより、磁気ヘッド１７のロードが完了する。
【００３１】
続いて、トラック情報などを読み取りアクワイヤーと呼ばれるトラック認識などの一連の動作が行われる。ＶＣＭはコイル２０に通電されると、マグネット２３からの磁束とコイル２０の電流とに推力が発生する。コイル２０は、マグネット２３が固定されているのでその反作用として推力を発生しアクチュエータをピボット軸に対して回動させる。これにより、アクチュエータは、コイル２０への通電量に応じた角度回動される。サスペンション１６に支持された磁気ヘッド１７は、ディスク１３の半径方向に沿って、ディスク１３上を浮上状態で移動し、所望のトラックに位置決めし、ディスク１３に対して記録、再生が行われる。
【００３２】
本実施の形態によるＨＤＤにおいては、ディスク１３の剛性がスピンドル軸より離れるに従って連続的に高めてあるために、回転時における外周部でのうねりが低減されるとともに全域に対して剛性が連続的に変化するので、特異点や不必要なうねりモードの発生が押さえられる。また、連続的に変化させる変化率については、システムや、ヘッド１７の形状つまり特にＡＢＳ面とサスペンション１６の振動特性などを考慮して決まることが望ましい。
【００３３】
このようにして、ディスク１３の剛性がスピンドル軸より離れるに従って連続的に高めたことによって、ヘッド１７は、安定した浮上量にて全トラックに対して安定して浮動することができた。剛性を高めるのには前述のようにナトリウムイオンをカリウムイオンに置換させてある。回転数についても、４，０００Ｓ−１（４，０００ｒｐｍ）程度まで上昇させてみたが、うねりの上昇が殆どなく良好な結果が得られた。これによれば、更に基材の厚さを低減することが可能であることが理解できる。したがって、本発明によれば、ＨＤＤの薄型化・軽量化と、高密度化がコストを低減しても可能であることが理解されよう。
【００３４】
以上説明した内容に対して、置換する深さや処理条件などは、本実施の形態に限定されることなく適宜変更は可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、磁気ディスクのケイ酸塩ガラスを基材としたディスク表面のナトリウムイオンを、イオン半径の大きなカリウムイオンに置換し、その置換した深さをディスクの内周部よりも外周部の方が深くなるようにしたものである。この構成によって、ディスクの剛性が外周部方向に行くにしたがって高くすることができ、これにより、ディスクの回転に伴い発生するうねりを低減でき、ヘッドの浮上量を下げることができ高密度記録が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における磁気ディスクの斜視図
【図２】本発明におけるディスクの半径方向とカリウムイオン置換深さの関係を示す図
【図３】本発明における磁気ディスクの製造方法のフロー図
【図４】本発明における磁気ディスク装置の要部平面図
【符号の説明】
１ ディスクの主面
２ 軸
３ 磁気記録層
１０ ＨＤＡ
１１ シャーシ
１３ ディスク
１４ スピンドルモータ
１５ 軸受
１６ サスペンション
１７ 磁気ヘッド
１８ ピボット軸受
１９ コイルアーム
２０ コイル
２１ ランプ
２２ タブ
２３ マグネット
Ｓ３１ 溶融工程
Ｓ３２ 充填工程
Ｓ３３ 置換工程
Ｓ３４ 置換工程
Ｓ３５ 成膜工程
Ｓ３５Ａ 膜形成工程[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic disk of a magnetic disk device used as an external storage device such as a personal computer, a method of manufacturing the same, and a magnetic disk device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 10-188270 and 2000-264681, a hard disk drive has a donut shape, such as aluminum or glass, having a hole for mounting on an inner diameter. A disk having a required magnetic material formed on a magnetic base material has been used. Further, the spindle motor is provided with a hub for fitting to the inner diameter of the disk, and is fixed by a clamper or the like so that the disk can be rotated. This disk was configured so that data could be recorded / reproduced by a magnetic head. Also, in order to reduce the flying height of the magnetic head in order to cope with high density, the waviness of the disk has been reduced. Further, in order to cope with miniaturization of equipment, glass has been used more frequently than aluminum so as to increase the rigidity of the non-magnetic substrate of the disk.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in order to improve the flatness, a conventional magnetic disk is usually realized by polishing both surfaces with high precision using a surface grinder or the like. In addition, as the size and thickness of the disk have to be reduced, the thickness of the disk itself must be reduced. However, swelling of the disk occurs due to reduced rigidity, so that the flying height of the head cannot be reduced and the surface recording density cannot be increased. was there. Further, in a magnetic disk device, it is desirable that the data transfer rate be high. Therefore, it is necessary to increase the number of rotations of the disk.
[0004]
The present invention is to solve these conventional contradictory problems, and to provide an inexpensive disk with little waviness, a small and reliable magnetic disk using the same, a method of manufacturing the same, and a magnetic disk device. With the goal.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a magnetic disk according to the present invention replaces sodium ions contained in the surface of a magnetic disk composed of silicate glass with potassium ions with potassium ions, and the depth of the substitution is internal. The outer peripheral part is deeper than the peripheral part. According to this configuration, it is possible to reduce the undulation generated due to the rotation of the disk. As a result, the flying height of the head can be reduced, and high-density recording can be realized.
[0006]
Further, the replacement depth is increased toward the outer peripheral portion of the magnetic disk. According to this configuration, the rigidity of the disk can be increased in the direction of the outer peripheral portion, and the undulation generated due to the rotation of the disk can be reduced. As a result, the flying height of the head can be reduced, and high-density recording can be realized.
[0007]
Further, the disk has an axis integrally formed at a central portion, and is configured by adding a magnetic recording layer to a main surface orthogonal to the axis. According to this configuration, it is possible to transfer the magnetic pattern on the basis of the axis, thereby improving the accuracy as compared with the hole reference, and enabling highly accurate self-servo writing.
[0008]
Further, the method for manufacturing a magnetic disk according to the present invention includes a step of melting a silicate glass having sodium ions, a step of filling the molten glass into a mold having a required cavity, Replacing the substrate with potassium ions, thereby chemically strengthening the rigidity of the glass substrate, wherein the replacement depth is increased toward the outer peripheral portion of the glass substrate. Is replaced by According to this method, the base material of the disk can be realized by molding and the machining step can be omitted, so that the number of steps can be reduced, and the cost can be reduced. Further, the rigidity can be increased by replacing the outer peripheral portion of the disk with potassium ions to a deeper portion.
[0009]
Further, a magnetic disk drive according to the present invention includes a glass-based magnetic disk integrated with a shaft, a motor for rotating the magnetic disk, a magnetic head for recording and reproducing on the magnetic disk, and In a magnetic disk drive having a VCM (Voice Coil Motor) that moves to a lower position, the rigidity of the magnetic disk is chemically enhanced, and the rigidity of the magnetic disk is continuously increased as the distance from the axis increases. According to this configuration, the stiffness of the disk can be increased in the direction toward the outer peripheral portion, so that the undulation generated due to the rotation of the disk can be reduced. As a result, the flying height of the head can be reduced and high-density recording can be realized.Furthermore, it is possible to rotate the head at a higher speed with respect to a substrate having the same thickness to equalize the swell, thereby reducing the flying height of the head be able to. Conversely, the thickness of the base material for realizing the same recording density can be reduced, so that the entire apparatus can be made thinner. Further, by sharing the shaft with the shaft of the spindle motor, the clamper can be eliminated and the thickness can be reduced and the cost can be reduced.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view of a magnetic disk according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram in which sodium ions contained in the radial direction of the magnetic disk and the surface of the magnetic disk in the embodiment of the present invention are replaced with potassium ions. FIG. 3 is a flowchart showing a method of manufacturing a magnetic disk according to the present invention, and FIG. 4 is a plan view of a main part of a magnetic disk device (hereinafter abbreviated to HDD) according to the present invention.
[0011]
First, the configuration of the magnetic disk will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the main surface 1 of the disk is made of a silicate glass substrate having a diameter of about 20 mm (0.8 ") and a thickness of about 0.3 mm, and the same material having a diameter of about 0.3 mm is provided at the center. A shaft 2 having a length of 4 mm and a length of 0.8 mm is provided, and a magnetic material such as a Co-Cr system is attached to the main surface 1 of the disk orthogonal to the shaft 2 by sputtering or the like for magnetic recording. Then, a protective film of DLC (Diamond Like Carbon) or the like is formed, and further, a magnetic recording layer 3 is formed on which a lubricant mainly containing fluorine or the like is formed.
[0012]
The configuration of the magnetic recording layer 3 is appropriately determined depending on the surface recording density used and the flying height with the head. In the present embodiment, the fly height (fly height) as the flying height is about 15 to 25 nm, and the areal recording density is 30 Gbpsi (Giga Bit Per Square Inch). In addition, the center of gravity of the entire disc is moved to the portion of the shaft 2 by adding the shaft 2. As a method for strengthening glass, a method of applying physical stress by quenching and a method of chemically treating the glass are known. In the present invention, chemical strengthening is performed so that distortion does not occur. Sodium ions of the silicate glass substrate are replaced with potassium ions having a larger ionic radius and belonging to the same group IA in the periodic table at a depth of about several tens to 150 μm from the surface. That is, the outermost portion is replaced with the entire thickness of the substrate. The depth to be replaced can be appropriately selected according to the required characteristics of the disk to be used.
[0013]
As shown in FIG. 2, with respect to the radial direction of the abscissa, the depth of substitution with potassium ions is made deeper toward the outer peripheral portion of the disk. According to this configuration, the strength of the glass can be increased toward the outer peripheral portion of the disk. That is, the rigidity can be increased toward the outer peripheral portion. As a result, it is possible to reduce the waviness of the disk, which is likely to occur at the outer peripheral portion. It is known that waviness and runout of a disk are evaluated using acceleration in a direction perpendicular to the rotation direction, and this is commonly called ACC (Acceleration). In the chemical strengthening in the present embodiment, the ionic radius of sodium ions is about 0.1 nm, whereas that of potassium ions is as large as about 0.13 nm. Due to this difference, a compressive stress is generated on the glass surface to strengthen the glass. Further, in the present embodiment, when the depth of the substitution with the potassium ion was made to be approximately proportional to the fourth power of the radius, a good result was obtained in which the ACC (accelerated) was reduced with respect to the disk deflection. The power of the radius of the replacement depth can be appropriately selected while measuring ACC.
[0014]
In this way, it is possible to reduce the undulation caused by the rotation of the disk. According to this, it is possible to reduce the thickness of the glass substrate under the conditions of the recording density and the flying height where the same level of undulation is allowed. That is, weight reduction and thickness reduction can be realized. Conversely, for a disk of the same thickness, the flying height can be further reduced and the space loss can be reduced, which means that the recording density can be improved. I have.
[0015]
Now, a description will be given of the point that the shaft 2 is provided integrally with the disk. The shaft 2 may be made of glass by integral molding, or may be made separately. The material can be appropriately selected as long as the coefficient of linear expansion is substantially the same as that of glass. Normally, conventional discs have a donut shape, and the inner diameter is inserted into a portion called a cylindrical hub fitted to the inner diameter portion provided on the spindle motor and fixed using a ring called a clamper etc. It is known to
[0016]
However, as the recording density increases, the track pitch also increases. For this reason, self-servo writing has been used for recording a servo signal for detecting a track position. For details, as described in JP-A-2001-243733, a servo pattern for a track actually used is written on a master pattern by magnetic transfer or the like. This is because RRO is generated due to misalignment between the hub and the inner diameter portion which occurs when assembled into the device, shaft runout of the spindle motor, and phase shift thereof. According to the present invention, since the shaft 2 integrally provided on the disk can be the shaft itself of the spindle motor, the occurrence of RRO can be reduced, and even at a high-density track pitch, it is easy and good. Servo patterns can be written. Furthermore, a clamper can be dispensed with, and cost reduction and reduction in thickness and weight can be achieved.
[0017]
Next, the flow of the method for manufacturing a magnetic disk according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 3, first, a glass which has been subjected to necessary blending and adjustment is made a cullet, and is brought into a state in which the glass can be formed by a melting step (melting step) S31. The heating temperature is appropriately selected in consideration of viscosity higher than the softening point. The conditions may be determined in consideration of molding time, moldability, molding machine capacity, and the like.
[0018]
Next, the glass is molded by a procedure (filling step) S32 in which the molten glass is filled into a mold having a cavity having a required shape. It is desirable to select an appropriate material such as TiC or TiN for the material of the mold (such as SiC or ZrO 2 ), the surface treatment, and the coating depending on the glass used. In the present embodiment, the shaft 2 is formed at the same time.
[0019]
Next, the disk substrate taken out from the mold after being gradually cooled is chemically strengthened. At this time, the procedure of replacing sodium ions so that the depth of replacement with potassium ions becomes deeper toward the outer peripheral portion is performed. (Replacement step) S33 and S34 are performed. Specifically, conditions such as immersion in a solution of potassium nitrate and pressurization so as to increase the reaction speed toward the outer peripheral portion and increasing the temperature are given. The molar concentration and the like are set in consideration of the temperature and time. Although a different form of method may be used, it is necessary to take care that the outer periphery can be replaced with potassium ions more deeply.
[0020]
Thereafter, a process such as cleaning of the glass substrate is performed to form a Co—Cr-based magnetic film by sputtering (film forming step) S35, and a DLC as a protective film and a procedure of forming a lubricating film (film forming step) S35A Completes the disc. Regarding the film formation, a disk having good magnetic properties can be obtained by appropriately selecting the degree of vacuum, the density of Ar gas, the conditions of the target, the underlayer and the seed layer in the formation of the magnetic layer.
[0021]
Next, a magnetic disk drive (hereinafter abbreviated as HDD) according to the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 4, an HDD excluding a circuit portion (not shown) is hereinafter abbreviated as HDA (Head Disk Assemble). The HDA 10 has a substantially rectangular box-shaped chassis 11 made of aluminum or the like, and a cover (not shown) for closing the chassis. Further, in the HDA 10, a disk 13 as a magnetic recording medium in which a magnetic material such as a Co—Cr system is deposited on a non-magnetic base material of glass by sputtering or the like and a required lubricant or a protective film is formed is disposed. ing. In the present embodiment, a disk having a small diameter of about 20 mm (0.8 ") is used.
[0022]
The spindle motor 14 rotates the disk 13 at a constant speed. As the bearing 15 of the spindle motor 14, a fluid bearing having a herringbone type groove is used, and the form of the motor is a circumferentially opposed DD motor. The shaft provided on the disk 13 is the shaft of the spindle motor as it is. Further, since the center of gravity of the disk 13 is located at the axis as described above, the spindle motor 14 rotates the disk 13 with high rotational accuracy, and with a high degree of accuracy in radial deflection defined by RRO / NRRO. Has been realized.
[0023]
A magnetic head 17 for recording or reproducing information on or from the disk 13 is attached to a gimbal spring (not shown) in front of a suspension 16 that supports the magnetic head 17, and is biased by a load beam (not shown). Is transmitted. The magnetic head 17 has a slider (not shown) on which a thin film head for writing and a GMR (Giant Magneto Resistive) head for reading are attached. The slider is a negative pressure slider having an ABS (Air Bearing Surface) surface having a required shape.
[0024]
The suspension 16 is rotatably supported by a pivot bearing 18 in the track direction (radial direction) of the disk 13. The actuator includes a suspension 16 and a coil arm 19. The actuator is rotated and positioned by the VCM, and moves or positions the magnetic head 17 in a required track direction. A ramp 21 is provided on the outer periphery of the disk 13 at a retract position of the actuator, and the actuator is moved to the retract position when the operation of the HDD is stopped in cooperation with the tab 22 provided at the tip of the suspension 16. The actuator is unloaded and the actuator is held at the standby position when the HDD is not operating.
[0025]
On the lower surface of the chassis 11, a drive circuit (not shown) for controlling the operation of a motor or the like, an R / W circuit, a circuit board on which an HDC (Hard Disk Controller), and the like are mounted are fixed to form an HDD. This HDD takes the form of a load / unload mechanism. Tracks on which data and servo information (not shown) are recorded are concentrically arranged on the disk surface. This servo information is written by self-servo writing after magnetic transfer as described above. The track is divided into smaller sectors, such as in units of 512 bytes. Also, zone bit recording is performed so that the linear recording density becomes substantially constant depending on the track position. In the present embodiment, it is divided into eight zones.
[0026]
In the HDA of the present embodiment, one platter-1 head is used, and only the upper surface of the disk is used as a recording surface and one magnetic head is used. The magnetic head 17 records data from a circuit board (not shown) on the disk 13 and reads data recorded on the disk 13. For recording, codes are converted in units of bytes using a 16-17 modulation method to improve storage capacity and recording / reproducing characteristics. These signals are transmitted to and received from the magnetic head 17 via an FPC (Flexible Printed Circuit) connected to the head amplifier.
[0027]
The magnetic head 17 is urged against the disk 13 by the urging force applied by the suspension 16 and generates a required positive / negative pressure due to the ABS surface of the slider and the inflow of the air flow generated by the rotation of the disk 13. It floats stably with the flying height.
[0028]
The VCM includes a coil 20, an upper and lower yoke (not shown), a magnet 23, and the like. A magnet is opposed to a lower end surface of the coil fixed to the coil arm 19 of the actuator with a predetermined gap therebetween. With this configuration, a magnetic circuit is formed, and the coil arm 19 is disposed in a space between the upper yoke and the magnet, and the coil is rotatable. The magnet 23 is made of an Nd-Fe-based sintered material having a high energy product. The surface of the magnet 23 is subjected to rust prevention treatment with Ni or the like, and is magnetized in two poles within the surface.
[0029]
Although not shown, the ramp 21 is fixed to the chassis 11 with a complex plane disposed in the direction of movement of the tab during unloading, that is, toward the outside in the radial direction of the disk. The actuator, the VCM, and the lamp 21 constitute a load / unload mechanism.
[0030]
Next, the operation of the HDD will be described. The spindle motor 14 is driven by the circuit board, and the disk 13 rotates at a predetermined rotation speed. In the present embodiment, it is set to 3,000 S −1 (3,000 rpm). The magnetic head 17 retracted to the ramp 21 rotates around the pivot axis by the VCM, and loads the magnetic head 17 onto the disk surface. Due to the air flow generated by the rotation of the disk 13, the urging force of the suspension 16, and the action of the ABS of the slider, the disk 13 stably floats with a very small flying height (about 15 to 25 nm). Thus, the loading of the magnetic head 17 is completed.
[0031]
Subsequently, a series of operations such as track recognition and the like called track acquisition are performed by reading track information and the like. When the coil 20 is energized, the VCM generates a thrust in the magnetic flux from the magnet 23 and the current in the coil 20. Since the magnet 23 is fixed, the coil 20 generates a thrust as a reaction to rotate the actuator about the pivot axis. As a result, the actuator is rotated at an angle corresponding to the amount of current supplied to the coil 20. The magnetic head 17 supported by the suspension 16 moves in a floating state on the disk 13 along the radial direction of the disk 13, positions it on a desired track, and performs recording and reproduction on the disk 13.
[0032]
In the HDD according to the present embodiment, since the rigidity of the disk 13 is continuously increased as the distance from the spindle shaft is increased, the swell at the outer peripheral portion during rotation is reduced, and the rigidity is continuously increased over the entire area. Because of the change, occurrence of singular points and unnecessary undulation modes is suppressed. Further, it is desirable that the rate of change to be continuously changed is determined in consideration of the system and the shape of the head 17, that is, particularly the vibration characteristics of the ABS and the suspension 16.
[0033]
As described above, the rigidity of the disk 13 is continuously increased as the distance from the spindle axis increases, so that the head 17 can stably float on all tracks with a stable flying height. To increase the rigidity, sodium ions are replaced by potassium ions as described above. The number of revolutions was also increased to about 4,000 S −1 (4,000 rpm), but good results were obtained with almost no increase in swell. According to this, it can be understood that the thickness of the base material can be further reduced. Therefore, it will be understood that according to the present invention, thinning and lightening of the HDD and high density can be achieved even if the cost is reduced.
[0034]
With respect to the contents described above, the replacement depth, processing conditions, and the like can be appropriately changed without being limited to the present embodiment.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, sodium ions on the surface of a magnetic disk based on silicate glass are replaced with potassium ions having a large ionic radius, and the replaced depth is set as the inner circumference of the disk. The outer peripheral part is deeper than the part. With this configuration, the rigidity of the disk can be increased in the direction of the outer peripheral portion, thereby reducing the undulation caused by the rotation of the disk, reducing the flying height of the head, and achieving high density recording. it can.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view of a magnetic disk according to the present invention; FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a radial direction of the disk and a potassium ion replacement depth according to the present invention; FIG. FIG. 4 is a plan view of a main part of a magnetic disk drive according to the present invention.
1 Main surface of disk 2 Axis 3 Magnetic recording layer 10 HDA
11 Chassis 13 Disk 14 Spindle motor 15 Bearing 16 Suspension 17 Magnetic head 18 Pivot bearing 19 Coil arm 20 Coil 21 Lamp 22 Tab 23 Magnet S31 Fusing step S32 Filling step S33 Replacement step S34 Replacement step S35 Film formation step S35A Film formation step
