JP2020140750A - 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 磁気記録媒体のコンタミネーション付着によるヘッドの汚れを抑制する。【解決手段】 実施形態にかかる磁気記録媒体は、一対の主面と、その間に設けられた側面とを含む表面領域を有し、磁気記録を行う記録領域と非記録領域を備え、非記録領域内の表面領域の少なくとも一部に、記録領域内の表面領域の表面自由エネルギーよりも高い表面自由エネルギーを持つコンタミネーション捕集部が設けられている。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、磁気記録媒体及び磁気記録再生装置に関する。

ＨＤＤの磁気記録媒体において、アウトガスによる環状シロキサンなどのコンタミネーションが媒体表面に付着し、ヘッドの素子が汚れることによる記録再生不良の発生が問題となっている。媒体表面へのコンタミネーションの付着経路の一つとしては、複数の媒体が積層されたシリンダの外周部の板間からのコンタミネーションの侵入が挙げられる。従来よりドライブ内に活性炭を設置し、コンタミネーションを吸着させることで、媒体に付着する確率を低減させることが試みられている。しかし、媒体表面と媒体端面の潤滑剤は均一に塗布されており、活性炭に吸着されていないコンタミネーション、特に媒体外周付近に存在するコンタミネーションについて、板間からの侵入を積極的に妨げることが出来ない。そのため、板間からのコンタミネーション侵入が容易に発生し、面積の広い媒体表面にコンタミネーションが付着する割合が極めて高く、障害の発生頻度が増える点が問題である。

特開２００８−２８２５３７号公報 米国特許第７２９７３６２号明細書

本発明の実施形態は、磁気記録媒体のコンタミネーション付着によるヘッドの汚れを抑制することを目的とする。

実施形態によれば、一対の主面と、前記主面の間に設けられた側面とを含む表面領域を有し、磁気記録を行う記録領域と前記記録領域以外の非記録領域を備えた磁気記録媒体であって、
前記非記録領域内の表面領域の少なくとも一部に、前記記録領域内の表面領域の表面自由エネルギーよりも高い表面自由エネルギーを持つコンタミネーション捕集部が設けられた磁気記録媒体が提供される。

実施形態にかかるハードディスクドライブの平面図である。 実施形態にかかる磁気記録媒体の構成を模式的に表す断面図である。 実施形態にかかるハードディスクドライブの分解斜視図である。 図３の線Ｅ−Ｅに沿ったＨＤＤの横断面図である。 実施形態にかかる磁気記録媒体の構成を模式的に表す断面図である。 図５の一部を模式的に表す部分拡大図である。 潤滑層塗付層の除去システムを表す模式図である。 図７の一部を説明するための図である。

以下、図面を参照しながら、実施形態にかかる磁気記録媒体、及び実施形態に係る磁気記録再生装置ついて説明する。
なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の大きさ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（第１実施形態）
磁気記録再生装置として、第１実施形態に係るハードディスクドライブ（ＨＤＤ）について詳細に説明する。
図１は、カバーを取外した状態のＨＤＤの平面図である。
図１に示すように、ＨＤＤは、矩形状の筐体１０を備えている。筐体１０は、上面の開口した矩形箱状のベース１２と、図示しないカバー（トップカバー）と、を有している。ベース１２は、矩形状の底壁１２ａと、底壁の周縁に沿って立設された側壁１２ｂとを有し、例えば、アルミニウムにより一体に成形されている。カバーは、例えば、ステンレスにより矩形板状に形成され、ベース１２の側壁１２ｂ上にねじ止めし、ベース１２の上部開口を気密に閉塞することができる。

図１に示すように、筐体１０内には、ディスク状の磁気記録媒体として磁気ディスク１８、および磁気ディスク１８を支持および回転させるスピンドルモータ１９が設けられている。スピンドルモータ１９は、底壁１２ａ上に配設されている。各磁気ディスク１８は、例えば、直径９５ｍｍ（３．５インチ）の円板状に形成され非磁性体、例えば、ガラスからなる基板と、基板の上面（第１面）に形成された磁気記録層とを有している。磁気ディスク１８は、スピンドルモータ１９のハブに嵌合され、更に、クランプばね２０によりクランプされている。これにより、磁気ディスク１８は、ベース１２の底壁１２ａと平行に位置した状態に支持されている。磁気ディスク１８は、スピンドルモータ１９により所定の回転数で矢印Ｂ方向に回転される。

筐体１０内には、磁気ディスク１８に対して情報の記録、再生を行なう複数の磁気ヘッド１７、および、これらの磁気ヘッド１７を磁気ディスク１８に対して移動自在に支持したアクチュエータアッセンブリ２２が設けられている。また、筐体１０内には、アクチュエータアッセンブリ２２を回動および位置決めするボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２４、磁気ヘッド１７が磁気ディスク１８の最外周に移動した際、磁気ヘッド１７を磁気ディスク１８から離間したアンロード位置に保持するランプロード機構２５、変換コネクタ等の電子部品が実装された基板ユニット（ＦＰＣユニット）２１、およびスポイラ７０が設けられている。
ベース１２の底壁１２ａの外面には、プリント回路基板２７がねじ止めされている。プリント回路基板は、スピンドルモータ１９の動作を制御するとともに、基板ユニット２１を介してＶＣＭ２４および磁気ヘッド１７の動作を制御する制御部を構成している。

図２に、第１実施形態にかかるＨＤＤに用いられる磁気記録媒体の構成を模式的に表す断面図を示す。
図示するように、この磁気ディスク１８は、基板１と、基板１上に設けられた積層体８とを含み、積層体８は、磁気記録層３、磁気記録層３上に設けられた保護層４、及び保護層４上に設けられた潤滑層５を有する。磁気記録媒体１８は、一対の主面８ａ，８ｂと、主面８ａ，８ｂ間に設けられた側面８ｃとを含む表面領域を有する。また、磁気記録媒体１８は、磁気記録再生を行うための記録領域と、記録領域以外の非記録領域とを有する。ここでは、非記録領域の側面８ｃにコンタミネーション捕集部１１として保護層４が露出した部分が設けられている。

基板１として、ガラス基板またはアルミニウム合金基板等の非磁性基板を用いることができる。実施形態に使用されるアルミニウム合金基板は、アルミニウム板とアルミニウム板上に形成された合金層を含む。保護層４には例えばＣＶＤ（化学気相堆積）により生成したＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）等を使用することができる。潤滑層としては例えばパーフルオロポリエーテル等を使用することができる。カーボンからなる保護層の表面自由エネルギーは、パーフルオロポリエーテルからなる潤滑層の表面自由エネルギーよりも大きい。

第１実施形態によれば、非記録領域内の側面８ｃのコンタミネーション捕集部１１の表面自由エネルギーが記録領域の潤滑層の表面自由エネルギーよりも大きいため、アウトガス等のコンタミネーションがコンタミネーション捕集部１１に集中して付着しやすくなり、記録領域の潤滑層表面にコンタミネーションが付着することを抑制できる。

（第２実施形態）
以下に、第２実施形態に係るＨＤＤについて詳細に説明する。
図３は、カバーを外して示す実施形態に係るＨＤＤの分解斜視図である。
図示するように、第２実施形態に係るＨＤＤは、磁気ディスク１８として互いに対抗して配置された複数枚の磁気ディスクを用いること、及びアクチュエータアッセンブリ２２として、複数のアーム３２、各アーム３２に取付けられたサスペンションアッセンブリ（ヘッドジンバルアッセンブリ：ＨＧＡと称する場合もある）３０と、サスペンションアッセンブリ３０に支持された磁気ヘッド１７とを備えていること以外は図１と同様の構成を有する。

複数枚の磁気ディスクは、ガラスからなる基板と、基板の上面（第１面）および下面（第２面）に形成された磁気記録層とを有している。各磁気ディスク１８は、スピンドルモータ１９の後述するハブに互いに同軸的に嵌合され、更に、クランプばね２０によりクランプされている。複数のアーム３２は、磁気ディスクの枚数よりも１つ数が多い。また、複数の磁気ヘッド１７は、磁気ディスクの枚数の２倍の数のヘッドを含む。

図４は、図３の線Ｅ−Ｅに沿ったＨＤＤの横断面図である。
この例では、スピンドルモータ１９は、底壁１２ａにほぼ垂直に立設された枢軸６０と、枢軸６０の回りで回転自在に支持された円筒状の回転軸６２と、回転軸６２の周囲に同軸的に固定されたほぼ円筒形状のハブ６４と、底壁１２ａに固定され回転軸６２の周囲に配置された固定子コイルＳＣと、更に、ハブ６４の内周面に取付けられ固定子コイルＳＣに対向した円筒状のマグネットＭと、を有している。ハブ６４は、枢軸６０と同軸的に位置する外周面と、外周面の下端（底壁１２ａ側の端）に一体に形成された環状のフランジ６５とを有している。

磁気ディスク１８は、その内孔にハブ６４が挿通された状態で、ハブ６４の外周面に係合している。また、ハブ６４の外周面に環状のスペーサリング６６が装着され、隣合う２枚の磁気ディスク１８間に挟まれている。複数の磁気ディスク１８および複数のスペーサリング６６は、ハブ６４のフランジ６５上に順に配置され、交互に重なった状態でハブ６４に取付けられている。ハブ６４の上端に取付けられたクランプばね２０により、複数の磁気ディスク１８の内周部およびスペーサリング６６をフランジ６５側に押圧することにより、複数枚の磁気ディスク１８が互いに所定の間隔を置いて積層状態に固定されている。これにより、９枚の磁気ディスク１８は、回転軸６２およびハブ６４と一体に回転可能に支持されている。９枚の磁気ディスク１８は、所定の間隔を置いて、互いに平行に、また、底壁１２ａとほぼ平行に支持されている。

筐体１０の高さ（厚さ）Ｈは、ＨＤＤ規格に従い、最大２６．１ｍｍに形成されている。各磁気ディスク１８の板厚Ｔは、例えば０．６３５ｍｍに形成され、隣合う２枚の磁気ディスク１８間の間隔ｄ（スペーサリングの厚さに相当）は、例えば１．５８ｍｍとしている。磁気ディスク全体のスタック高さｈ（最下部の磁気ディスクの下面から最上部の磁気ディスクの上面までの高さ）は、本実施形態では、１８．３５６ｍｍとしている。

図示するように、例えば９枚の磁気ディスク１８のＸ−Ｘ’間の領域を記録領域とするとき、Ｘよりも内周、及びＸ’よりも外周は非記録領域となる。コンタミネーション捕集部１１は、この非記録領域に設けることができる。
次に、第２実施形態に係るＨＤＤに用いられる磁気記録媒体の構成について、図５及び図６を用いて説明する。

図５は、図４の磁気ディスク１８のうち１枚の外周側の端面の構造を表している。
図示するように、この磁気ディスク１８は、両面にそれぞれ磁気記録層を含む基板１８−１上に、保護層４と潤滑層５が積層された構造を含み、一対の主面１８ｄ，１８ｅと、両主面１８ｄ，１８ｅ間に設けられた側面１８ａとを有する。主面１８ｄ及び側面１８ａ間には面取り部１８ｂ、側面１８ａ及び主面１８ｅ間には面取り部１８ｃが設けられている。また、主面１８ｄ，１８ｅには潤滑層５が設けられ、側面１８ａ及び面取り部１８ｂ，１８ｃにはコンタミネーション捕集部１１として潤滑層５から保護層４が露出した部分が設けられている。

図６に、図５の点線１１０で囲まれた領域の構成を模式的に表す部分拡大図を示す。
図示するように、磁気記録媒体１８は、基板１、及び基板１上に設けられた磁気記録層３を含む積層体８’を含む。基板１は、主面１ｄと、主面１ｄに対向する図示しないもう１つの主面とを有し、さらに基板１の端面には、両主面の間に設けられた図示しない側面と、主面１ｄと側面との間に設けられた面取り部１ａと、図示しない主面と側面との間に設けられたもう１つの面取り部とを有する。

基板１としては、第１実施形態に用いられる基板と同様に、ガラス基板またはアルミニウム合金基板等の非磁性基板を用いることができる。
積層体８’は、基板１上に順に積層された軟磁性下地層６、シード層２、中間層９，及び中間層９上に設けられた磁気記録層３を含む。

軟磁性下地層（ＳＵＬ）６としては、Ｆｅ、Ｃｏ、及びＴａから選択される少なくとも１種の主成分と、Ｚｒ、ＢおよびＳｉから選択される添加成分とを含む非晶質合金を用いることができる。ここでは、ＦｅＣｏＴａを使用する。
シード層２として、Ｎｉ、Ｗなどを用いることができる。ここでは、ＮｉＷを使用する。

中間層（ＩＬ）９としては、Ｒｕ合金を用いることができる。Ｒｕ合金には、面内方向の格子のマッチングを考慮し、Ｃｒなどを添加することができる。ここでは、ＲｕＣｒを使用する。
中間層９の上には、磁気記録層（Ｍａｇ）３を設けることができる。磁気記録層としては、例えば、ＣｏＰｔを主成分とする連続膜およびグラニュラー膜を用いることができる。ここでは、ＣｏＰｔＣｒを使用する。

このような磁気ディスク１８を製造するために、まず、ガラス等の非磁性基板を用意し、純水による洗浄、及び乾燥を行った後、ＤＣマグネトロンスパッタ装置の成膜チャンバー内に収容する。成膜チャンバー内を排気して、一定の真空度を維持し、各々所定のガス圧でＡｒガスを導入し、軟磁性下地層６、シード層２、中間層９，及び磁気記録層３を順に積層する。

磁気記録層３を形成した後、例えばＣＶＤ（化学気相堆積）法によりＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）を生成することによりＣ保護層４を形成する。
続いて、潤滑層５を、以下のようにして、形成する。
その後、保護層４表面に、潤滑剤で例えばディップコートを行うことにより、ＤＬＣ表面上に潤滑剤塗付層を塗布する。このとき、潤滑剤塗付層には、保護層４表面に吸着したボンド潤滑層と、ボンド潤滑層上に設けられた、保護層４表面に吸着していないフリー潤滑層とが形成されている。

次に、潤滑層塗付層が設けられた基板１８−２の側面と面取り部の潤滑層塗付層のボンド潤滑層とフリー潤滑層とを、研磨剤を含むバニッシュテープにより除去して、保護層を露出させ、コンタミネーション捕集部１１を得る。
図７に、潤滑層塗付層の除去システムを表す模式図を示す。

また、図８に、図７の一部を説明するための図を示す。
図示するように、潤滑層塗付層の除去システム１４０は、研磨剤を含む３本のバニッシュテープ１３１，１３２，１３３と、このバニッシュテープ１３１，１３２，１３３に各々当接可能な加圧部材１３５，１３６，１３７と、基板１８−２を矢印１３０の方向に回転駆動させる図示しない駆動部とを有する。

図８に、バニッシュテープ１３１，１３２，１３３と基板１８−２の配置を表す模式図を示す。バニッシュテープ１３１は、図８（ａ）に示すように，加圧部材１３４により基板１８−２の側面１８ａ’に当接可能に配置されている。バニッシュテープ１３２は、図８（ｂ）に示すように，加圧部材１３５により基板１８−２の第１面取り部１８ｂ’に当接可能に配置されている。バニッシュテープ１３３は、図８（ｃ）に示すように，加圧部材１３６により基板１８−２の第２面取り部１８ｃ’に当接可能に配置されている。

潤滑層塗付層の除去システム１４０を用いて、基板１８−２を矢印１３０の方向に回転駆動させながら、加圧部材１３４，１３５，１３６を用いて、研磨剤を含むバニッシュテープ１３１，１３２，１３３を各々、側面１８ａ’、第１面取り部１８ｂ’、及び第２面取り部１８ｃ’に一定圧で押し当てることにより、潤滑層塗付層のボンド潤滑層とフリー潤滑層を除去して、側面１８ａ’、第１面取り部１８ｂ’、及び第２面取り部１８ｃ’に保護層を露出させ、コンタミネーション捕集部を設けることができる。

また、この磁気ディスク１８では、側面１８ａ’、第１面取り部１８ｂ’、及び第２面取り部１８ｃ’のすべての保護層を露出させているが、側面１８ａ’、第１面取り部１８ｂ’、及び第２面取り部１８ｃ’のうちの少なくとも１つの保護層を露出させればよい。また、側面１８ａ’、第１面取り部１８ｂ’、及び第２面取り部１８ｃ’それぞれの保護層を全体的に露出しなくても部分的に露出させればよい。

コンタミネーション捕集部を設けた磁気ディスクの残りの潤滑層塗付層は、加熱器にて１５０℃で１時間加熱し、硬化させることができる。
このようにして得られた磁気記録媒体を、ディスク装置の９枚の磁気ディスク１８の少なくとも１枚に使用することができる。これにより、筐体の側面１８ａ’側の側面１８ａ’、第１面取り部１８ｂ’、及び第２面取り部１８ｃ’に設けられたコンタミネーション捕集部でコンタミネーションを集中的に付着させ、複数の磁気ディスク１８の板間に侵入するコンタミネーションの割合を低減させることが可能となる。板間に侵入するコンタミネーションを抑制するという観点では、コンタミネーション捕集部を設けた磁気ディスクを、９枚の磁気ディスクのうち、少なくとも蓋側から２枚目ないし８枚目の磁気ディスクに使用すると効果的であり、すべての磁気ディスクに使用することも可能である。

表面自由エネルギーの測定
潤滑層５と保護層４の表面自由エネルギーを以下のように測定した。
潤滑剤塗付層の除去を行わないこと以外は図６の磁気記録媒体と同様にして最表面に潤滑層を有する磁気記録媒体１８−３を形成した。
表面自由エネルギーが既知である液滴１μｌを媒体に滴下し、接触角計を用いて媒体と液滴の角度を測定した。媒体面内で同様の測定を４回実施した。Ｙｏｕｎｇ−Ｄｕｐｒｅの式を用いて、媒体の表面自由エネルギーを算出した結果、２６．０ｍＮ／ｍであった。 一方、潤滑剤を塗布しないこと以外は同様にして最表面に保護層を有する磁気記録媒体１８−４を作成した。得られた媒体について、接触角測定を実施したところ、表面自由エネルギーは５０．５ｍＮ／ｍであり、潤滑剤を最表面に有する媒体と比較して表面自由エネルギーが高いことが分かった。

保護層と潤滑層のコンタミネーション付着評価
潤滑剤を最表面に有する磁気記録媒体１８−３を、ＨＤＤに搭載し、８０℃環境下でドライブを２６０時間動作させたところ、ＨＤＤ内部から発ガスし媒体上に付着した。
コンタミネーション付着評価として、Ｓｉ^＋イオン量をＴｏＦ−ＳＩＭＳを用いて測定した結果、５００ カウントであった。

一方、潤滑剤を塗布せず最表面にＣ保護層を有する磁気記録媒体１８−４をＨＤＤに搭載し、同様の測定を実施したところ、Ｓｉ^＋イオン量のカウントが２２００であり、磁気記録媒体１８−３よりもコンタミネーションが付着しやすい結果となった。
このように、潤滑層より保護層の方が表面自由エネルギーが大きく、コンタミネーションが付着しやすいことがわかる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…基板、３…磁気記録層、４…保護層、５…潤滑層、８，８’…積層体、８ａ，８ｂ…主面、８ｃ…側面、１１…コンタミネーション捕集部、１８…磁気記録媒体

Claims (6)

1. 一対の主面と、前記主面の間に設けられた側面とを含む表面領域を有し、磁気記録を行う記録領域と前記記録領域以外の非記録領域を備えた磁気記録媒体であって、
   前記非記録領域内の表面領域の少なくとも一部に、前記記録領域内の表面領域の表面自由エネルギーよりも高い表面自由エネルギーを持つコンタミネーション捕集部が設けられた磁気記録媒体。
2. 前記磁気記録媒体は、非磁性基板と、前記非磁性基板上に設けられた磁気記録層、前記磁気記録層上に設けられた保護層、及び前記保護層上に設けられた潤滑層を含む積層体とを含み、
   前記コンタミネーション捕集部は、前記潤滑層から前記保護層が露出した部分を含む請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 前記コンタミネーション捕集部の表面自由エネルギーは、５０．５ｍＮ／ｍ以上である請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
4. 前記磁気記録媒体はディスク状であり、前記非記録領域は、前記記録領域の内周、及び外周に設けられる請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の磁気記録媒体を備えた磁気記録再生装置。
6. 前記磁気記録媒体は、所定の間隔で互いに対向配置された１または２以上の磁気記録媒体をさらに含む請求項５に記載の磁気記録再生装置。

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