JP2009199699A - 潤滑剤塗布装置および潤滑剤塗布方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、潤滑剤の塗布に関し、より詳細には潤滑剤の溶液に浸漬した塗布対象物を引き上げる際に、外気の乱れに影響されことなく、溶剤から揮発する蒸気層を通って引き上げる潤滑剤塗布装置と潤滑剤塗布方法に関する。
【解決手段】 本発明の潤滑剤塗布装置はディップ槽と昇降機構とを備え、ディップ槽は溶液の液面の上部をカバーで覆い、そのカバーには塗布対象物を懸架した昇降機構が通過する開口部が形成され、開口部から立直した所定高さの囲いを有し、囲い内の溶液から揮発する蒸気層が外気の乱れの影響を受けない、よう構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、塗布対象物の潤滑剤の塗布に関し、より詳細には潤滑剤の溶液に浸漬した塗布対象物を引き上げる際に、外気の乱れに影響されることなく、溶剤から揮発する蒸気層を通って引き上げる潤滑剤塗布装置と潤滑剤塗布方法に関する。

磁気ディスク装置に用いられる磁気記録媒体は、円板状のガラスやアルミの基板表面に磁気記録を行う磁性膜を形成し、その磁性膜の上に保護膜としてのカーボン、さらにその上に潤滑剤をコーティングした構造が知られている。保護膜は磁性膜を腐食や衝撃から守り、潤滑剤は磁気ヘッドとの摩擦を抑える役割を担うものである。

磁気ヘッドが磁気記録媒体に対してリード／ライトするときは、磁気記録媒体の回転に伴って生じる空気流によって揚力を発生し磁気記録媒体上を浮上しているが、回転が停止しているときの磁気ヘッドの位置は方式によって異なる。一つはＣＳＳ（Contact Start Stop）方式と呼ばれるもので、磁気記録媒体の回転が停止しているときは、磁気ヘッドが媒体に接触している方式である。回転が始まると磁気ヘッドは磁気記録媒体上を滑った後に回転に伴う気流により浮上する。もう一つの方式は、Ｌ／ＵＬ（Load/Unloard）方式と呼ばれるもので、磁気記録媒体の回転が停止しているときは磁気記録媒体の最外周の記録領域外にランプと呼ばれる傾斜部分に乗り上げ、磁気ディスク装置の起動により磁気記録媒体の回転が始まって一定のスピードになったとき磁気記録媒体上に降り浮上する。

上述のようにＣＳＳ方式では磁気ヘッドが磁気記録媒体面を滑ってから浮上するため、磁気ヘッドと磁気記録媒体との摩擦を少なくするため潤滑剤のコーティングがなされるが、Ｌ／ＵＬ方式においても浮上している磁気ヘッドが何らかの原因で磁気記録媒体に軽く接触しても磁気ヘッド若しくは磁気記録媒体を傷めることのないよう潤滑剤のコーティングがなされる。しかし、ＣＳＳ方式とＬ／ＵＬ方式とにおける潤滑剤の種類や潤滑膜の厚さ等は異なるのが一般的である。

潤滑剤の磁気記録媒体へのコーティング方法は幾つかの方法があり、潤滑剤の溶液（以降潤滑剤液と称す）に浸漬するディッピング法、回転する磁気記録媒体に潤滑剤液を滴下して遠心力で潤滑膜を形成するスピンコーター法、潤滑剤液をスプレーで噴射して潤滑膜を形成するスプレー法等がある。本発明は上記のうちのディッピング法に関する発明であるので、その方法について図５を用いて説明する。図５（ａ）は、ディップ槽１０と磁気記録媒体５０を懸架し昇降が可能なハンガー６０を一側面（ディップ槽は断面）から見た図である。ディップ槽１０には潤滑剤２０が揮発性の有機溶剤２１で希釈された潤滑剤液２２が入れられている。また、図５（ｂ）は、ディップ槽１０の上部から見た図である。ハンガー６０は、昇降する垂直の部材の下部に水平のバーを備え、このバーに複数の磁気記録媒体５０を懸架する。磁気記録媒体５０を懸架したハンガー６０は、ディップ槽１０の上部から下降し、ディップ槽１０内の潤滑剤液２２中に磁気記録媒体５０の全体が浸る深さにまで下降して停止する。ここで磁気記録媒体５０は潤滑剤液２２に浸漬されることになる。浸漬後、ハンガー６０を極めて低速度で上昇させ、磁気記録媒体５０を潤滑剤液２２中から引き上げる。このとき、液面上には潤滑剤液２２から気化した蒸気層３０が滞留しており、磁気記録媒体５０はその蒸気層３０を通って空気に曝される。

次に、潤滑膜が磁気記録媒体に形成されるメカニズムについて概要を説明する。図６は磁気記録媒体５０が潤滑剤の溶液から引き上げられて磁気記録媒体５０の一部が蒸気層３０を通って空気中に曝された状態を示している（図の矢印は磁気記録媒体５０の引き上げ方向を示す）。磁気記録媒体５０はガラスやアルミニュウムからなる基材５１の表面に磁性膜５２を形成し、さらにその上に保護膜としてのカーボン層５３を形成している。また、潤滑剤２０は例えばテトラオールなどの高分子材料でその分子構造は主鎖と端末基から構成される。磁気記録媒体５０は潤滑剤液２２中に浸漬されることによりカーボン層５３の表面と潤滑剤２０の端末基が化学的に結びつきボンド層２３を形成する。さらに、ボンド層２３の上にはカーボンとは結び付かなかった潤滑剤２０のフリー層２４が形成される。図６に示す状態において潤滑剤液２２から気化した蒸気層３０にある磁気記録媒体５０は、当初浸漬によって一旦は磁気記録媒体５０上にあったフリー層２４がこの蒸気層３０によってリンスされその一部は流れ落ちる。蒸気層３０を通って空気中に曝されたときには磁気記録媒体５０上の潤滑剤２０は、ボンド層２３とリンスによって流されて残ったフリー層２４となる。

本発明は、ディッピング法における潤滑膜の均一化の発明であるが、均一化に関する提案が幾つかなされている。例えば、ディップ槽の潤滑剤液の上に、潤滑剤液より比重が小さく、揮発しにくく、且つ溶剤に溶けない液層を形成しておく方法が提案さている。このようにすることによりディップ槽の潤滑剤液からの揮発を抑制でき、これにより潤滑剤の濃度を一定にできる、とするものである（特許文献１）。

また、磁気記録媒体を潤滑剤液中に浸漬したとき、浸漬中に磁気記録媒体をπラジアン回転させた後引き上げる方法が提案されている。浸漬のために潤滑剤液に降下させる速度とπラジアン回転後引き上げる速度を同じくすることで、磁気記録媒体の面内でいかなる点においても浸漬時間が同じくなり、潤滑膜の膜厚が均一にできるとするものである（特許文献２）。
特開平１１−２７３０６７号公報 特開平０１−１３４７２１号公報

上記に述べたように、磁気記録媒体の潤滑剤のコーティングにおいて、磁気記録媒体をディップ槽から引き上げるとき潤滑剤液から気化した蒸気層を通って空気に曝されることになる。この蒸気層がディップ槽の周りの外気によって乱されることがなければ膜厚均一化に影響を与えることはないが、蒸気層が乱されるようであると均一化に悪影響を与える。図７（ａ）は、ディップ槽１０の潤滑剤液２２上の蒸気層３０が外気によって乱されていない状態を示している。これに対し、図７（ｂ）は外気で乱された蒸気層３０の例を示している。即ち、図７（ｂ）において、何らかの理由によりディップ槽１０上に外気４０が矢印に示すように流れ込み、それによって蒸気層３０が乱されている。図７（ａ）および図７（ｂ）に示す状態において、磁気記録媒体５０が引き上げられた場合は、それぞれ図８（ａ）および図８（ｂ）のようになる。即ち、図８（ａ）に示されるように蒸気層３０に乱れがない場合は、引き上げられる磁気記録媒体５０に蒸気層３０によるリンスが均一に行われ、引き上げが終わった段階で磁気記録媒体５０に形成される潤滑膜は均一なものとなる。しかし図８（ｂ）に示す方は蒸気層３０が乱され、磁気記録媒体５０の面内で蒸気層３０が当たる所と当たらない所が発生し、潤滑膜の膜厚にムラを生じさせることになる。なお、図８（ａ）および（ｂ）に示した矢印は、磁気記録媒体５０の引き上げ方向を示している。

本発明は、このような蒸気層に外気の影響を与えないようにすることにより、潤滑剤を均一にコーティングする潤滑剤塗布装置および潤滑剤塗布方法を提供することを目的とする。なお、本発明は上記のように磁気記録媒体の潤滑剤のコーティングに好適であるが、磁気記録媒体に限定されるものではない。

（１）第１の発明
第１の発明の潤滑剤塗布装置は、塗布対象物を潤滑剤の溶液に浸漬して塗布対象物に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置であり、ディップ槽と昇降機構とを備えるものである。ディップ槽は潤滑剤を揮発性の溶剤で希釈した溶液を貯留するものであり、昇降機構は塗布対象物を懸架し、その塗布対象物をディップ槽に降下して溶液に浸漬した後に引き上げるものである。そして、このディップ槽は溶液の液面の上部を覆うカバーを備え、そのカバーは塗布対象物を懸架した昇降機構が通過する開口部が形成され、開口部から立直した所定高さの囲いを有し、囲い内の溶液から揮発する蒸気層が外気の乱れの影響を受けない、ことを特徴とする。

上記のように構成することで、昇降機に懸架された塗布対象物はディップ槽の上部から囲いを通ってディップ槽内の潤滑剤の溶液に浸漬され、さらにその囲いによって外気からの影響を抑制された蒸気層を通って引き上げることができる。
（２）第２の発明
第２の発明の潤滑剤塗布装置は、塗布対象物を潤滑剤の溶液に浸漬して塗布対象物に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置であり、ディップ槽と昇降機構とを備えるものである。ディップ槽は潤滑剤を揮発性の溶剤で希釈した溶液を貯留するものであり、昇降機構は塗布対象物を懸架し、その塗布対象物をディップ槽に降下して溶液に浸漬した後に引き上げるものである。そして、そのディップ槽は、溶液の液面から所定の高さに溶液を覆うカバーを備え、そのカバーは塗布対象物を懸架した昇降機構が通過する開口部が形成され、溶液とカバーの空間に溶液から揮発する蒸気層が充満し外気の乱れの影響を受けない、ことを特徴とする。

第２の発明は、第１の発明でカバーに設けた囲いを設けることなく単に開口部を設けてあるものである。その代わり、溶液の液面上に空間を設け、この空間に外気による乱れのない蒸気層を充満させるものである。
（３）第３の発明
第３の発明の潤滑剤塗布装置は、第１と第２の発明のディップ槽が、ディップ槽内の下部に溶液を供給する供給口と上部にオーバーフロー口を備え、供給口とオーバーフロー口はディップ槽外の循環器に接続され、溶液は供給口とデイップ槽とオーバーフロー口と循環器とを介して循環し、オーバーフロー口によって溶液の液面の高さを一定の高さに保つ、ことを特徴とするものである。
（４）第４の発明
第４の発明の潤滑剤塗布装置は、第３の発明の循環器がさらに貯槽を備え、その貯槽はフィルタを備える、ことを特徴とするものである。
（５）第５の発明
第５の発明の潤滑剤塗布方法は、塗布対象物を潤滑剤の溶液に浸漬して塗布対象物に潤滑剤を塗布する方法であり、塗布対象物を溶液の中に所定時間浸漬する浸漬工程と、溶液から揮発し、囲いによって外気の影響を抑制された蒸気層を通過させて塗布対象物を引き上げる引き上げ工程とを有することを特徴とする。

上述した本発明によれば、次に示す効果が得られる。

第１の発明により、カバーの上部に囲いを設けることにより蒸気層が外気で乱されることが抑制され均一に潤滑剤をコーティングできる潤滑剤塗布装置の提供ができる。また、カバーを設けたことで溶液の揮発が抑制され、溶液の濃度管理が容易となる。

第２の発明により、溶液液面の上部に空間をもたせてカバーを設けたため、空間内の蒸気層が外気による乱れから抑制され、均一に潤滑剤をコーティングできる潤滑剤塗布装置の提供ができる。第１の発明に較べて潤滑剤塗布装置を低コストで実現できる。

第３の発明により、ディップ槽の下部に溶液の供給口を設け、上部にオーバーフロー口を設けたため液面の高さを一定にでき、蒸気層が滞留する容積を一定にすることで同一条件の蒸気層を実現できる。

第４の発明により、循環器がフィルタを有する貯槽を備えるようにしたので、溶液の循環によりフィルタを通して清浄な潤滑剤液をディップ槽に供給できる。

第５の発明により、第１の発明と同様の効果がある潤滑剤塗布方法の提供ができる。

（実施形態その１）
本発明の潤滑剤塗布装置１０１の実施形態その１を図１を用いて説明する。

図１は、本発明による第１と第３の発明の実施形態を示すもので、図１（ａ）と図１（ｂ）は従来の方法で説明した図５（ａ）と図５（ｂ）にそれぞれ対応し、対比できるように示した。ハンガー６０は第１の発明の昇降機構であり、その機構および懸架する磁気記録媒体５０は図３で説明したものと同一である。

図１（ａ）に示すように、ディップ槽２００は上端からオーバーフローした潤滑剤液２２を受け潤滑剤液２２を貯めておく貯槽４００に流すオーバーフロー受け２１０を備える（ディップ槽２００の左右の上端に示した矢印は、オーバーフロー受け２１０に流れ出る潤滑剤液２２の方向を示した。このディップ槽２００の上端が第３の発明のオーバーフロー口に相当する）と共に、ディップ槽２００の底部に潤滑剤液２２を供給する供給口２２０を備えている。潤滑剤２２は貯槽４００から貯槽４００が備えるフィルタ４１０、循環器４２０を通り、この供給口２２０を介してディップ槽２００に供給され、ディップ槽２００の上端から流れ出てオーバーフロー受け２１０を介して貯槽４００に戻るように循環している。循環器４２０はポンプであり、これにより潤滑剤２２を循環させ、フィルタ４１０は潤滑剤液２２に混入した不純物を除去する。また、貯槽４００において潤滑剤液２２の濃度等も管理される。

図１（ａ）と図１（ｂ）に示すように、ディップ槽２００の上部には全体を覆うカバー３００を備える。カバー３００の中央には、ハンガー６０に懸架された磁気記録媒体５０を通過させる開口部を設け、この開口部から上方に立ち上がる囲い３１０を備えている。この実施形態では３．５インチの磁気ディスクを例としており、開口部の寸法は１００ｍｍ×２６０ｍｍ、囲い３１０の高さは８０ｍｍである。また、潤滑剤液２２の液面とカバー３００との間は約１０ｍｍである。蒸気層３０は潤滑剤液２２の液面とカバー３００との間、および囲い３１０の中に滞留し、外気による乱れが抑制される。囲い３１０を通してハンガー６０に懸架された磁気記録媒体５０は上部からディップ槽２００内の潤滑剤液２２中に浸漬される。その後、磁気記録媒体５０は極めて低速度（例えば数１０ｍｍ／分）で引き上げられるが、このとき囲い３１０の中の蒸気層３０を通って上方の空気中に引き上げられる。前述のように蒸気層３０は囲い３１０によって外気からの乱れの影響を無くしているので、蒸気層３０を通過中の磁気記録媒体５０に付着した潤滑剤２０のフリー層２４はここで均一にリンスされる。

図２に、本発明による潤滑膜の膜厚バラツキの例を示す。図２（ａ）は図１に示す潤滑剤塗布装置１０１でコーティングした磁気記録媒体５０の面内のバラツキを示している。磁気記録媒体５０は複数をハンガー６０に掛けて同時に塗布するが、この例では中央の１枚に対して予め定めた位置１６箇所の潤滑膜の膜厚を測定し、最大と最小の膜厚の差を縦軸に面内バラツキとして示したものである。横軸は、塗布ロットＮｏ．である。例えば、図２（ａ）で塗布ロットＮｏ．１のバラツキは０．０９ｎｍであるが、これは１回目に塗布した磁気記録媒体５０の中からハンガー６０の中央位置にある１枚の磁気記録媒体５０を取り出し、１６箇所の膜厚を測定し、その最大膜厚と最小膜厚の差が０．０９ｎｍであったことを示している。ここでは１６回の塗布を行い（即ち、塗布ロットＮｏ．１〜１６）、それぞれのバラツキを示した。バラツキの平均値は０．０４ｎｍである。

同様に図２（ｂ）に従来方法によるバラツキ例を示す。この場合のバラツキの平均は０．０７ｎｍである。これにより、本発明の装置を用いて塗布を行うことで膜厚のバラツキが改善されることが確認された。

図３に、前述した塗布の方法をより詳細に潤滑剤塗布工程として示した。まず潤滑剤塗布前の磁気記録媒体５０はカセットケースに収容されて塗布工程に来るので、カセットケースから磁気記録媒体５０を取り出し、ハンガー６０に懸架した状態でディップ槽３００の上部の初期位置まで移動する。この位置からハンガー６０を降下させ、カバー３００の囲い３１０の上部の開口を通って磁気記録媒体５０を潤滑剤液２２に浸漬する（Ｓ１０、Ｓ２０）。

磁気記録媒体５０を潤滑剤液２２中に所定時間静止させ、その後ハンガー６０を所定速度で上昇させ磁気記録媒体５０を潤滑剤液２２から引き上げる。潤滑剤液２２を出た磁気記録媒体５０は続いて潤滑剤液２２が揮発した蒸気層３０を通過し、初期位置まで戻る。蒸気層３０の通過中に前述したようにフリー層２４の一部がリンスにより流され、蒸気層３０を通過し終わった段階では磁気記録媒体５０には均一な膜厚の潤滑剤がコーティングされた状態となる（Ｓ３０、Ｓ４０）。

ハンガー６０を所定の位置に移動し、磁気記録媒体５０を外しカセットケースに戻す。カセットケースに収容された磁気記録媒体５０はこの状態で乾燥炉に入れ乾燥する（Ｓ５０）
（実施形態その２）
次に、潤滑剤塗布装置１０２の実施形態その２を図４を用いて説明する。実施形態その１の潤滑剤塗布装置１０１と異なる点は、ディップ槽２００を覆うカバー３２０にある。潤滑剤塗布装置１０１ではカバー３００上に囲い３１０を設けたが、潤滑剤塗布装置１０２は単に開口部３３０を設けた構造になっている。その代わりカバー３２０の潤滑剤液面からの高さが潤滑剤塗布装置１０１に較べて大きくしている（例えば８０ｍｍ程度）。カバー３２０を潤滑剤液面から高くすることでこの空間（カバー３２０と潤滑剤液面との間の空間）に潤滑剤液２２から気化した蒸気層３０を充分滞留させ、且つ滞留する蒸気層３０がカバー３２０により外気の影響を受けない状態にしておくことができる。

潤滑剤液２２に浸漬した磁気記録媒体５０を引き上げるとき、この蒸気層３０を低速で通ることで均一な潤滑膜を磁気記録媒体５０に形成できる。

実施形態その２によってコーティングしたときのバラツキも図２に示したものと略等しく、また潤滑剤塗布の工程も図３と同様であるので説明は省略する。

本発明による潤滑膜塗布装置(実施形態その１）である。 潤滑膜厚のバラツキ例である。 潤滑剤塗布工程である。 本発明による潤滑膜塗布装置(実施形態その２）である。 従来のディッピング法による潤滑剤塗布方法である。 磁気記録媒体に対する潤滑剤の塗布メカニズムである。 蒸気層の外気による影響（その１）である。 蒸気層の外気による影響（その２）である。

符号の説明

１０ ディップ槽
２０ 潤滑剤
２１ 有機溶剤
２２ 潤滑剤液
２３ ボンド層
２４ フリー層
３０ 蒸気層
４０ 外気
５０ 磁気記録媒体
５１ 基材
５２ 磁性膜
５３ カーボン層
６０ ハンガー
１００ 潤滑剤塗布装置（従来例）
１０１ 潤滑剤塗布装置（実施形態その１）
１０２ 潤滑剤塗布装置（実施形態その２）
２００ ディップ槽
２１０ オーバーフロー受け
２２０ 供給口
３００ カバー
３１０ 囲い
３２０ カバー
４００ 貯槽
４１０ フィルタ
４２０ 循環器

Claims (5)

1. 塗布対象物を潤滑剤の溶液に浸漬して該塗布対象物に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置であって、
   潤滑剤を揮発性の溶剤で希釈した溶液を貯留するディップ槽と、
   前記塗布対象物を懸架し、該塗布対象物を前記ディップ槽に降下して前記溶液に浸漬した後に引き上げる昇降機構とを備え、
   前記ディップ槽は、前記溶液の液面の上部を覆うカバーを備え、該カバーは前記塗布対象物を懸架した昇降機構が通過する開口部が形成され、該開口部から立直した所定高さの囲いを有し、該囲い内の該溶液から揮発する蒸気層が外気の乱れの影響を受けない
   ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
2. 塗布対象物を潤滑剤の溶液に浸漬して該塗布対象物に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置であって、
   潤滑剤を揮発性の溶剤で希釈した溶液を貯留するディップ槽と、
   前記塗布対象物を懸架し、該塗布対象物を前記ディップ槽に降下して前記溶液に浸漬した後に引き上げる昇降機構とを備え、
   前記ディップ槽は、前記溶液の液面から所定の高さに該溶液を覆うカバーを備え、該カバーは前記塗布対象物を懸架した昇降機構が通過する開口部が形成され、該溶液と該カバーの空間に該溶液から揮発する蒸気層が充満し外気の乱れの影響を受けない
   ことを特徴とする潤滑剤塗布装置。
3. 前記ディップ槽は、該ディップ槽内の下部に前記溶液を供給する供給口と上部に該溶液が流れ出るオーバーフロー口とを備え、該供給口と該オーバーフロー口とは該ディップ槽外の循環器に接続され、該溶液は該供給口と該デイップ槽と該オーバーフロー口と該循環器とを介して循環し、該オーバーフロー口によって該溶液の液面の高さを一定の高さに保つ
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の潤滑剤塗布装置。
4. 前記循環器は、さらに貯槽を備え、該貯槽はフィルタを備える
   ことを特徴とする請求項３に記載の潤滑剤塗布装置。
5. 塗布対象物を潤滑剤の溶液に浸漬して該塗布対象物に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布方法であって、
   前記塗布対象物を前記溶液の中に所定時間浸漬する浸漬工程と、
   前記溶液から揮発し、囲いによって外気の影響を抑制された蒸気層を通過させて前記塗布対象物を引き上げる引き上げ工程と
   を有することを特徴とする潤滑剤塗布方法。

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