JP2854573B2

JP2854573B2 - 磁気デイスク装置

Info

Publication number: JP2854573B2
Application number: JP9148350A
Authority: JP
Inventors: 伸哉関山; 孝雄中村; 正美桝田
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-06-06
Filing date: 1997-06-06
Publication date: 1999-02-03
Anticipated expiration: 2014-02-03
Also published as: JPH1055534A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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。

【０００２】

【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、図６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な砥粒を固着したポ
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。

【０００３】

【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りず、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、図１０に示すような、表面粗さ２
〜３ｎｍＲａの外径１３０ｍｍ、内径４０ｍｍ、板厚２
ｍｍのアルミニウム製デイスク１７に図６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
テルフイ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、図１３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。図
１３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図９の１０
１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、図１３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。

【０００４】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。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するために、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し、回転される磁気デイスク
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、前記磁気ヘッドへの接線力
が、磁気ヘッドと磁気デイスクのＣＳＳ（コンタクト・
スタート・ストップ）回数が初期の状態から１万回越え
ても実質的に増加しないように構成したことを特徴とす
る磁気デイスク装置である。

【０００６】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。

【０００７】さらに、上記記録面上の微細な溝の凸部の
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。

【０００８】以上説明したように、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。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る実施の形態を
図面を用いて説明する。

【００１０】図１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、図２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、図３は
図１の上面図である。まず、上記第１工程を図１〜図３
を用いて説明する。

【００１１】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、
その円筒面には図２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は図３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
両側から挾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。

【００１２】次に第２工程につき図４〜図６を用いて説
明する。図４〜図６はそれぞれ、第２工程の別個の手法
に対応し、図４は両面同時研磨加工、図５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。図６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。

【００１３】図４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盤１２で挾みつけ、例えば平
均粒径０．３μｍの酸化アルミニウ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。

【００１４】図５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。

【００１５】図６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イスク基板１に、例え
ばポリエステルフィルム上に平均粒径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。

【００１６】以下、上記した本発明に係る方法により磁
気デイスク基板１を加工した実験結果につき説明する。

【００１７】（実施結果１）図７は、外径３０ｍｍ、幅
１０ｍｍで磁気デイスク基板１との接触面が球形状の超
硬合金を図２に示す形状に旋削し熱処理した塑性加工工
具２を用い、加圧力５Ｎ、同送り速度２ｍｍ／ｍｉｎ、
磁気デイスク基板回転数５０ｒｐｍの加工条件で、図１
０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１
６を加工した結果である。これは図１〜図３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例に相当
する。図７より、磁気デイスク基板１の表面には円周方
向に約１μｍのピッチで高さが約１００ｎｍの凹凸が規
則的に形成されていることがわかる。図７を図１３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、図１３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、図７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くなるのであ
る。

【００１８】図８は、図７の断面を有する磁気デイスク
基板１に図４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。図８では、図７と比べてデイ
スク基板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、図８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、図７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。

【００１９】図９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図１０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５０ｎｍの
カーボン保護／潤滑膜１５を形成して製作された磁気デ
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。図９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。

【００２０】これに対し、図９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。

【００２１】（実施結果２）図１１は上記の第１工程を
施したデイスクに第２工程として図５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。図１１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、図１０に示した表
面処理を施して試作した磁気デイスクから図９の１００
と同様なＣＳＳ試験結果が得られた。

【００２２】（実施結果３）上記の第一工程を施したデ
イスクに第２工程として図６に示したポリッシングテー
プ法を適用すると図８と同程度のデイスク表面粗さが得
られ、その結果、図９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の酸化アルミニウム粉をポリエステルフィル
ムに固着したものである。

【００２３】（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に図１２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、図８と同様なデイスク表面粗さを得ることが
でき、その結果、図９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１
μｍの酸化アルミニウム粉をポリエステルフイルムに固
着したものである。

【００２４】なお、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
クのすべてに適用することができる。

【００２５】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。

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】本発明が図７、図８に示したような、規則
的で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。

【００３０】

【発明の効果】本発明によれば、微小な凸部の先端が平
坦で、且つ微小な凹部の深さがほぼ均一であり、更に、
磁気ヘッドへの接線力が、磁気ヘッドと磁気デイスクの
ＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）回数が初期
の状態から１万回越えても実質的に増加しないように構
成したので、磁気デイスクと磁気ヘッドとが摺動する
際、面圧を下げながら磁気デイスク表面の潤滑剤を安定
して供給することができ、その結果、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
ができて、磁気デイスク装置としての記録および再生の
感度が向上して磁気デイスクの記録密度を向上させるこ
とができると共にヘッドクラシュを無くして磁気デイス
ク装置として寿命、および信頼性を著しく向上させるこ
とができる効果を奏する。

【００３１】また、本発明によれば、磁気デイスクと磁
気ヘッドとが摺動する際、面圧を下げながら磁気デイス
ク表面の潤滑剤を安定して供給することができ、しかも
磁気ヘッドの浮上量を０．１μｍ以下にして安定した磁
気ヘッド浮上力が得られ、その結果、１万回をゆうに越
える磁気ヘッドと磁気デイスクとのコンタクト・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
ことができる効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１工程に用いる加工装置の構成
図である。

【図２】図１の加工装置に用いる塑性加工工具の形状を
示す図である。

【図３】図１の加工装置の上面図である。

【図４】本発明に係る第２工程に用いる両面研磨装置の
構成図である。

【図５】本発明に係る第２工程に用いる電解研磨法の解
説図である。

【図６】本発明に係る第２工程に用いるポリッシングテ
ープ研磨装置の構成図である。

【図７】本発明に係る第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。

【図８】本発明に係る第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であ
る。

【図９】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
す図である。

【図１０】磁気デイスク表面の構造を示す図である。

【図１１】本発明に係る第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であ
る。

【図１２】本発明に係る第２工程に用いるポリッシング
テープ研磨装置の１実施例を示す図である。

【図１３】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。

【符号の説明】

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、１
１…リール、１２…定盤、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
…ＣＳＳ試験特性。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−255816（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−248133（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 5/82

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【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
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し、回転される磁気デイスクと、
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、前記磁気ヘッドへの接線力が、磁
気ヘッドと磁気デイスクのＣＳＳ（コンタクト・スター
ト・ストップ）回数が初期の状態から１万回越えても実
質的に増加しないように構成したことを特徴とする磁気
デイスク装置。