JP2854323B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

磁気ディスク装置

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JP2854323B2
JP2854323B2 JP1137555A JP13755589A JP2854323B2 JP 2854323 B2 JP2854323 B2 JP 2854323B2 JP 1137555 A JP1137555 A JP 1137555A JP 13755589 A JP13755589 A JP 13755589A JP 2854323 B2 JP2854323 B2 JP 2854323B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は磁気デイスクに係わり、とくに磁気ヘッドと
磁気デイスク間の浮上特性や耐摺動特性を向上させた磁
気デイスク装置に関する。
[従来の技術] 磁気デイスク記録面に微細な凹凸を形成する従来の加
工方法としては特開昭54−23294号公報、あるいは特開
昭62−236664号公報に記載のような方法が用いられてい
た。これらの従来方法では、例えば第6図に示すよう
に、走行するポリッシングテープ(研磨用テープ)9を
介し弾性コンタクトローラ10を回転するデイスク1に圧
接し、デイスク1の半径方向に往復摺動すると同時にポ
リッシングテープ9を巻き取って、デイスク1の円周方
向に微細な凹凸を形成するようにしていた。さらに、上
記の加工法を第1工程とし、第1工程よりも平均粒径が
小さい砥粒を固着したポリッシングテープによる第2工
程を追加して上記凹凸部の高さを揃えるようにしてい
た。
[発明が解決しようとする課題] 上記従来技術は、記録面の微細な形状精度について配
慮が足らず、記録面上の微細な凹凸の間隔や高さ等が場
所により異なるという問題を含んでいた。さらに、ポリ
ッシングテープの砥粒が不均一であるため、デイスクと
ヘッド間の浮上特性や耐摺動特性を満足するに必要なデ
イスク表面の凹凸の高さやピッチ等が得られないという
問題があった。例えば発明者らの実験によると、第10図
に示すような、表面粗さ2〜3nmRaの外径130mm、内径40
mm、板厚2mmのアルミニウム製デイスク17に第6図の方
法で、粒径3μmの酸化アルミニウムの砥粒を固着した
ポリエステルフィルムのポリッシングテープ9により、
加工条件として加圧力10N、デイスク回転数400rpm、弾
性コンタクトローラ送り速度100mm/min、ポリッシング
テープ送り速度100mm/minでデイスク1の表面に凹凸を
形成すると、第13図に示すような凸部と凹部の高さが著
しく不均一な断面形状が得られた。第13図の横軸は磁気
デイスクの半径方向、縦軸は凹凸の高さ方向である。磁
気デイスク装置によりこの磁気デイスク上に磁気ヘッド
を浮上させると、磁気ヘッドが安定して浮上しないばか
りか、磁気ヘッドと磁気デイスク表面の凸部が接触す
る、いわゆるヘッドクラッシュにより磁気ヘッドが損傷
したり、また、1000回程度の磁気ヘッド摺動回数で磁気
デイスク上に設けた潤滑膜や保護膜等が破壊し、さらに
磁気ヘッドの接線力が第9図の101に示すように磁気ヘ
ッド摺動回数に比例して増加し、10000回で略、0.1Nに
達して、磁気デイスクが回転不能という事態になった。
このため、従来は第2工程として粒度の細かい砥粒を用
いたポリッシングテープにより再度、上記デイスク面を
研磨し、表面を平準化するようにしていた。しかし、第
13図に示すような著しく不揃いな凹凸の凸部を第2工程
により若干、研磨しても上記した問題は余り改善されな
いのである。
本発明の目的は、磁気ヘッドに対して耐摺動特性を向
上させ、しかも磁気ヘッドに対して安定した浮上特性を
得て、記録および再生の感度を向上させて記録密度を向
上させた信頼性の高い磁気デイスク装置を提供すること
にある。
[課題を解決するための手段] 本発明は、基板上に、非磁性金属膜、磁性媒体および
保護膜を有し、且つ微細な溝の間に先端をほぼ平坦にし
た凸部をほぼ1μm程度の間隔で多数設け、該各凸部の
ほぼ平坦にした先端の高さを多数に亘ってほぼ均一に形
成し、各凸部の間に形成される微細な溝における前記ほ
ぼ平坦にした先端からの深さをほぼ80nm程度で多数に亘
ってほぼ均一に形成した表面を有する磁気デイスクと、
該磁気デイスクの表面に対して0.1μm以下の浮上量を
有し、前記磁気デイスクに対して記録および再生する磁
気ヘッドとを備えたことを特徴とする磁気デイスク装置
である。
具体的には、円筒形、太鼓形、球形、あるいは円錐形
等の形状を有し、その表面に微細な溝が形成された塑性
加工用工具により磁気デイスクの記録面上に微細な溝を
精度良く、ほぼ1μm程度の間隔で形成するようにす
る。
さらに、上記記録面上の微細な溝の間の凸部の頂部
(先端)を電解研磨法、ポリッシャ(研磨布)を貼り付
けた定盤と砥粒液による摺り合わせ研磨法、ポリッシン
グテープを弾性体ローラを介し、または空気圧等により
押圧しつつ摺り合わせる研磨法等により研磨するように
する。
[作用] 前記構成によれば、磁気デイスク装置としての寿命、
および信頼性を著しく向上させることができ、しかも記
録および再生の感度を向上させて磁気デイスクに対して
記録密度を向上させることができる。
[実施例] 以下、本発明の実施例を図面により説明する。第1図
は本発明の第1工程で用いる磁気デイスク基板の加工装
置の構成を示す図、第2図は上記第1工程で用いる塑性
加工工具の加工面を拡大した図、第3図は第1図の上面
図である。まず、上記第1工程を第1〜3図により説明
する。
磁気デイスク基板1は保持具により保持され、モータ
により回転される。塑性加工工具2は磁気デイスク基板
1の半径方向の軸上に回転自在に支持され、その円筒面
には第2図に示すような微細な溝が設けられている。塑
性加工工具2は平行板バネ3により支持され、その上に
貼付された歪ゲージ4の出力により動作する圧電アクチ
ュエータ5により一定の加圧力が加えられる。実際には
塑性加工工具2は第3図の21と22に示すように2ケ用い
られ、回転する磁気デイスク基板1の表面を両側から挟
みつけて微小な一定圧力で押圧し、塑性加工工具2表面
の微細な凹凸を磁気デイスク基板に塑性変形により転写
する。
次に第2工程につき第4〜6図により説明する。第4
〜6図はそれぞれ、第2工程の別個の手法に対応し、第
4図は両面同時研磨加工、第5図は電解研磨による微小
突起部の選択研磨加工に対応する。第6図はポリッシン
グテープ9を用いたテープ研磨加工の場合で、これは前
述の従来加工法と同じである。
第4図に示した両面同時研磨加工では、キャリア6に
保持された磁気デイスク基板1をポリッシングパッドを
貼りつけた上下定磐12で挟みつけ、例えば平均粒径0.3
μmの酸化アルミウニムの砥粒液を供給しながら相対運
動をさせ、磁気デイスク基板1表面の微小突起部のみを
研磨する。
第5図に示した電解研磨加工では、例えば硫酸、リン
酸、クエン酸等の混合液8を満たした電解槽(陰電極)
7の中に磁気デイスク基板1を浸し、磁気デイスク基板
1と電解槽7間に電流を流すことにより磁気デイスク基
板1表面の微小突起部のみを選択的に研磨する。
第6図に示すポリッシングテープ9を用いたテープ研
磨加工は回転する磁気デスイク基板1に、例えばポリエ
ステルフイルム上に平均粒径0.3μmの酸化アルミニウ
ムの砥粒を固着したポリッシングテープ9を弾性コンタ
クトローラ10により押圧し、ポリッシングテープ9を巻
き取ると同時に半径方向に往復摺動させて磁気デイスク
基板1表面の微小突起部を研磨する。
以下、上記した本発明の方法により磁気デスイク基板
1を加工した実験結果につき説明する。
(実施結果1) 第7図は、外径30mm、幅10mmで磁気デスイク基板1と
の接触面が球形状の超硬合金を第2図に示す形状に旋削
し熱処理した塑性加工工具2を用い、加工圧5N、仝送り
速度2mm/min、磁気デイスク基板回転数50rpmの加工条件
で、第10図に示すような、表面粗さ2〜3nmRaの外径130
mm、内径40mm、板厚2mmのアルミニウム製デイスク17上
に設けた厚さ10μmのNi−Pメッキ層16を加工した結果
である。これは第1図〜第3図にて説明した第1工程に
よるデイスク表面粗さの測定結果に相当する。第7図よ
り、磁気デイスク基板1の表面には、第2図に示す塑性
加工工具2の形状と第1図に示す配置関係から約1μm
のピッチで、高さが約100nmの円周方向に向いた多数の
凹凸が半径方向に規則的に形成されていることがわか
る。第7図を第13図に示す従来の第1工程による断面図
と比較すれば、ピッチ、高さ等の揃い具合において本発
明の方が格段に均等化されていることが理解できる。こ
の結果、第13図の断面を有する従来の磁気デイスクでは
前記のヘッドクラッシュにより、磁気デイスク、磁気ヘ
ッドの双方が損傷されるのに対し、第7図の断面形状を
有する本発明の磁気デイスクの場合は上記損傷の度合い
が格段に少なるのである。
第8図は第7図の断面を有する磁気デイスク基板1に
第4図にて説明した第2工程を施した場合の断面形状の
測定結果例である。第8図では、第7図と比べてデイス
ク1の表面の凸部の先端が約20nm程度研磨加工されてほ
ぼ平坦に形成されて凸部の高さが多数に亘って明らかに
均一化されている。その結果、第8図から明らかなよう
に、凸部間の溝における凸部の先端からの深さが約80nm
程度で多数に亘って均一化されている。ここで用いた砥
粒液の粒径は平均0.3μmである。前述のように、第7
図の断面形状でも実用的な磁気デイスクが得られるので
あるが、これに上記のような第2工程を施せばさらに優
れた実用性能が得られるのである。
第9図の100は、上記の第1工程と第2工程を経た磁
気デイスク基板に第10図に示すような厚さ約300nmのCr
等の非磁性金属膜13、および厚さ約50nmのCo−Ni系磁性
媒体14、厚さ約50nmのカーボン保護/潤滑膜15を形成し
て制作された磁気デイスクのCSS試験結果である。CSS試
験とは 磁気デイスクに磁気ヘッドを接触させ、磁気デ
イスクを回転させ、ついで回転を停止させる行程を繰り
返すコンタクト・スタート・ストップ試験のことであ
る。第9図の測定特性100より、本発明ではCSS回数が1
万回を越えても0.04Nのヘッド接線力が増加しないこと
がわかる。また、この磁気デイスク基板上に磁気ヘッド
を0.1μmの距離で浮上させたところ、磁気ヘッドは安
定して浮上した。
これに対し、第9図に併せて示した従来デイスクの接
線力特性101はCSS回数が約100回を越えるころより増加
しはじめることがわかる。この増加が前述のヘッドクラ
ッシュ増加のひとつの誘因となるのである。
(実施結果2) 第11図は上記の第1工程を施したデイスクに第2工程
として第5図に示した電解研磨法を適用した場合のデイ
スク表面粗さの測定結果例である。電解液としては硫酸
54wt%、リン酸45wt%、クエン酸1wt%の混合液を用
い、その液温を30℃として電流密度4.5A/cm2の電流を1
分間通電した。第11図より明らかに凸部が選択的に研磨
され、均一化されていることがわかる。また、第10図に
示した表面処理を施して試作した磁気デイスクから第9
図の100と同様なCSS試験結果が得られた。
(実施結果3) 上記の第一工程を施したデイスクに第2工程として第
6図に示したポリッシングテープ法を適用すると第8図
と同程度のデイスク表面粗さが得られ、その結果、第9
図の100と同じCSS測定結果が得られた。ここで使用した
ポリッシングテープは粒径0.5μmの酸化アルミニュウ
ム粉をポリエステルフィルムに固着したものである。
(実施結果4) 第2工程として、上記の第一工程を施したデイスク1
に第12図に示すように、ノズル18より吹き出される空気
流によりポリッシングテープ9を押圧し、これを巻取り
ながら半径方向に往復摺動させると、第8図と同様なデ
イスク表面粗さを得ることができ、その結果、第9図の
100と同じCSS測定結果が得られた。ここで使用したポリ
ッシングテープは粒径1μmの酸化アルミニュウム粉を
ポリエステルフイルムに固着したものである。
以上の説明は単一の磁気デイスクの加工法に関するも
のであった。本発明が第7図、第8図に示したような、
規則的な精度の高い凹凸形状を磁気デイスクの記録面上
に与えることを骨子としているからである。
[発明の効果] 以上詳述したように、本発明を適用すると、従来の加
工法の第1工程で発生していたデイスク表面のピッチの
粗い不規則な凹凸をきめ細かく均一な凹凸に変えること
ができ、さらに第二工程による凸部のすり合わせを効果
的に行なうことが出来るので、磁気ヘッドの面圧が下が
り、安定した磁気ヘッド浮上力が得られ、その結果、1
万回をゆうに越える磁気ヘッドとデイスクのコンタクト
・スタート・ストップ試験結果を達成することができ、
磁気デイスク装置の寿命、および信頼性を著しく向上さ
せることができる。
さらに、上記第一工程に用いる加工工具を任意に作
り、磁気デイスク表面のピッチ、凹凸の深さ等を自在に
設定出来るので、種々の形状、用途の磁気デイスクのす
べてに、本発明を適用でき、同様の効果を挙げることが
出来る。
さらに、磁気ヘッドをデイスクから0.1μmより短い
距離に浮上させても、磁気ヘッドとデイスクは接触せ
ず、安定した浮上特性を得ることが出来るので、磁気デ
イスク装置の記録および再生感度を向上でき、その結
果、磁気デイスクの記録密度等を向上させることができ
る。
即ち、本発明によれば、磁気ヘッドと磁気デイスクの
表面との間隙に生じる空気流に僅かな変動をなくし、磁
気ヘッドの浮上量を0.1μm以下にして安定した浮上特
性を得ることができると共に磁気ヘッドと磁気デイスク
との接触時の対向面積を増やして面圧を下げることによ
って磁気デイスク装置として寿命、および信頼性を著し
く向上させることができ、しかも磁気デイスク装置とし
ての記録および再生の感度を向上させて磁気デイスクの
記録密度を向上させることができる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の第1工程に用いる加工装置の構成図、
第2図は第1図の加工装置に用いる本発明の塑性加工工
具の形状を示す図、第3図は第1図の加工装置の上面
図、第4図は本発明の第2工程に用いる両面研磨装置の
構成図、第5図は本発明の第2工程に用いる電解研磨法
の解説図、第6図は本発明の第2工程に用いるポリッシ
ングテープ研磨装置の構成図、第7図は本発明の第1工
程によって得られた磁気デイスク基板の記録面の断面形
状測定結果を示す図、第8図、第11図は本発明の第2工
程によって得られた磁気デイスク基板の記録面の断面形
状測定結果を示す図、第9図は本発明によって得られた
磁気デイスクと、従来の磁気デイスクの磁気ヘッド摺動
試験結果を比較して示す図、第10図は磁気デイスク表面
の構造を示す図、第12図は本発明の第2工程に用いるポ
リッシングテープ研磨装置の1実施例図、第13図は従来
の第1工程によって得られた磁気デイスク基板の記録面
の断面形状測定結果を示す図である。 1……磁気デイスク基板、2、21、22……塑性加工工
具、3……平行板バネ、4……歪ゲージ、5……圧電ア
クチュエータ、6……キャリア、7……電解槽、8……
電解液、9……ポリッシングテープ、10……弾性コンタ
クトローラ、11……リール、12……定磐、13……非磁性
金属膜、14……磁性媒体、15……カーボン膜、16……メ
ッキ層、17……アルミニウムデイスク、18……ノズル、
101、102……CSC試験特性。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 桝田 正美 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−255816(JP,A) 特開 昭62−248133(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に、非磁性金属膜、磁性媒体および
    保護膜を有し、且つ微細な溝の間に先端をほぼ平坦にし
    た凸部をほぼ1μm程度の間隔で多数設け、該各凸部の
    ほぼ平坦にした先端の高さを多数に亘ってほぼ均一に形
    成し、各凸部の間に形成される微細な溝における前記ほ
    ぼ平坦にした先端からの深さをほぼ80nm程度で多数に亘
    ってほぼ均一に形成した表面を有する磁気デイスクと、
    該磁気デイスクの表面に対して0.1μm以下の浮上量を
    有し、前記磁気デイスクに対して記録および再生する磁
    気ヘッドとを備えたことを特徴とする磁気デイスク装
    置。
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