JP2883328B2 - 磁気ヘッド浮上量測定用模擬ディスク - Google Patents

磁気ヘッド浮上量測定用模擬ディスク

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JP2883328B2 JP10102223A JP10222398A JP2883328B2 JP 2883328 B2 JP2883328 B2 JP 2883328B2 JP 10102223 A JP10102223 A JP 10102223A JP 10222398 A JP10222398 A JP 10222398A JP 2883328 B2 JP2883328 B2 JP 2883328B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】コンピューター等に用いられ
る磁気情報記憶媒体の中で、いわゆるハードディスクや
リムーバブルディスクと磁気ヘッドとの稼働時の間隔、
すなわちフライングハイトの量(以下「磁気ヘッド浮上
量」という)を測定する際に、磁気ディスクの代用とし
て用いられる透明模擬ディスク基板用ガラスに関する。
【従来の技術】
【0002】近年半導体業界では、ハードディスク用磁
気ディスクの記録密度が急速に高まりつつあるが、記録
密度の向上により、ハードディスクドライブ装置の磁気
ヘッドと磁気ディスクとの距離、すなわち磁気ヘッド浮
上量を小さくする必要があり、近年では磁気ヘッド浮上
量は約25〜50nmにまで近づきつつある。それに伴
い各磁気ディスクメーカー、またはハードディスクドラ
イブ装置メーカーでは、磁気ヘッドの浮上試験におい
て、磁気ディスクの代用として透明模擬ディスクを使用
し、入射光の干渉等から磁気ヘッド浮上量の測定を行っ
ている。この透明模擬ディスクは単なるガラスや石英ガ
ラス製の基板本体だけであるため、非常に高抵抗であ
り、帯電しやすい。
【0003】この帯電が大きくなると、次式に示すよう
に、 F=k×q1×q2/r2 F:クーロン力,k:比例定数,q1,q2:帯電電荷
量,r:距離 磁気ヘッドと模擬ディスク間に働くクーロン力(この場
合は引力)が増加し、このクーロン力により、磁気ヘッ
ド浮上量の測定誤差を生じたり、更に帯電量が増加する
と、ヘッドクラッシュを生じやすくなる。そして浮上試
験中に、磁気ヘッドが透明模擬ディスク基板に接触する
と、帯電電荷が電流となって、磁気ヘッド側へ流れ、こ
の電流によるジュール熱等により、磁気ヘッドを破損し
てしまうため、浮上試験ができなくなり、問題となって
いる。
【0004】特に近年は記録媒体の高密度化傾向に伴っ
て、磁気ヘッド゛浮上量が低減されつつあるが、上記の
式により磁気ヘッドと模擬ディスク間に働くクーロン力
は距離の2乗に反比例の関係にあることから、帯電電荷
のクーロン力による、ヘッド浮上量の測定誤差やヘッド
クラッシュを生じやすい傾向となるため、これらの帯電
電荷の低減が大きな課題となっている。
【0005】例えば、特開平3−3177に記載されて
いる従来の装置は、紫外光あるいは可視光を使用して磁
気ヘッド浮上量の測定を行っているが、透明模擬ディス
クの電気抵抗率が約1015〜1016Ωcmあるいはそれ以
上であるため、透明模擬ディスク上に帯電を生じ、この
帯電電荷の放電によって、浮上試験用磁気ヘッドの破損
を生じている。しかも、磁気ヘッド浮上量が小さくなる
につれて、放電する電圧が低くなるため、破損頻度が増
える傾向となっている。このような問題は、従来の透明
模擬ディスクが非常に高い電気抵抗値を有していること
に起因している。
【0006】また、ディスク表面の電気抵抗を低減すべ
く、CVD法,PVD法,スパッタ法,真空蒸着法等の
薄膜作成技術を用いて、ディスク表面に導電性薄膜を形
成する方法が考案されている。この導電性薄膜をアース
することにより、帯電電荷の蓄積を抑え、接触時の電流
による浮上試験用磁気ヘッドの破損を減らすことがで
き、更にディスク上への塵や埃の蓄積を防止する効果も
ある。しかし、この方法では、薄膜により光の透過率が
低下すること、更に薄膜とガラスの界面が光学的な影響
を及ぼしてしまうことによって、測定に誤差を生じ易
く、さらに磁気ヘッドの接触などにより、薄膜が剥離す
るおそれもある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、磁気
ヘッド浮上量測定用透明模擬ディスクに導電性を持たせ
ることにより、ディスク上に塵,埃等の静電付着を防止
しすると共に、磁気ヘッドの接触時に、帯電電荷の電流
によって生じるヘッド破損を防止し、また光学的にも従
来の透明模擬ディスク(導電性薄膜を有しないもの)と
同等の透過性および均質性を有する、耐摩耗性の高い、
ガラスもしくは透明結晶化ガラス製模擬ディスクを得る
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明者は鋭意試験研究を行った結果、電気抵抗率
が108〜1014Ωcmであり、摩耗度が90以下のSi
2−R2O系ガラスもしくは結晶化ガラスからなる、透
明模擬ディスクを用いることによって、従来の方法で問
題となっていた諸点を解決できることを見いだし、本発
明に至った。
【0009】すなわち、請求項1に記載の発明は、Si
2−R2O(R=Li,Na,K)系ガラスまたは結晶
化ガラスにおいて、108〜1014Ωcmの電気抵抗率を
有し、摩耗度が90以下であるガラスまたは結晶化ガラ
スからなる、磁気ヘッド浮上量測定用模擬ディスクであ
る。
【0010】請求項2に記載の発明は、重量%で、 SiO2 40〜85% R2O(R=Li,Na,K) 2〜30% P25 0〜15% B23+Al23 0〜35% R’O(R’=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Pb) 0〜35% TiO2+ZrO2 0〜10% As23+Sb23 0〜 2% La23+Y23+Gd23+Bi23 0〜10% からなり、108〜1014Ωcmの電気抵抗率を有し、摩
耗度が90以下であるガラスからなる磁気ヘッド浮上量
測定用模擬ディスクである。
【0011】請求項3に記載の発明は、重量%で、 SiO2 48〜65% P25 0〜15% 但し、SiO2+P25 50〜70% Al23 15〜30% Li2O 2〜10% MgO 0〜 8% ZnO 0〜 8% CaO 0〜 8% BaO 0〜 7% TiO2 0〜 7% ZrO2 0〜 7% 但し、TiO2+ZrO2 0.5〜10% As23+Sb23 0〜 2% からなり、108〜1013Ωcmの電気抵抗率を有し、摩
耗度が75以下である透明結晶化ガラスからなる磁気ヘ
ッド浮上量測定用模擬ディスクである。
【0012】請求項4に記載の発明は、上記の組成のガ
ラス原料を溶融,成形および徐冷後、核形成工程を65
0〜750℃,結晶化工程を750〜850℃にて熱処
理することにより得られる透明結晶化ガラスからなり、
108〜1013Ωcmの電気抵抗率を有し、摩耗度が75
以下であることを特徴とする、請求項3に記載の磁気ヘ
ッド浮上量測定用模擬ディスクである。
【0013】以下に本発明に係る模擬ディスクに使用す
るガラスまたは結晶化ガラスの特性についての限定理由
について述べる。本発明の模擬ディスクに使用する原料
は、SiO2−R2O系のガラスもしくは結晶化ガラスで
ある。SiO2系ガラスは、強度が高く、耐摩耗性や化
学的安定性や耐久性が高く、本発明の目的に用いるガラ
ス基板として、機械的要素は十分備えている。しかしこ
れだけでは電気抵抗が高く、本発明の課題を解決するに
は至らない。そこで上記機械的要素は必要十分でありな
がらも、電気抵抗を下げるべく、R2O成分を添加した
系とした。R2O、すなわちアルカリ成分はガラスの電
気抵抗を低減させる効果を持っているが、混合アルカリ
効果を防ぐため、なるべく単一のアルカリ成分を多く
し、電気抵抗を低減させている。
【0014】電気抵抗率については、108〜1014Ωc
mの範囲内にあることが必要である。電気抵抗率をこの
ように限定した理由は、電気抵抗率が1014Ωcmより高
くなると、前述のような帯電電荷による磁気ヘッドの破
損を生じ、また108Ωcmより小さくすると、ガラス中
にアルカリ元素を多量に含有させなければならず、ガラ
スの強度,耐久性,耐摩耗性,化学的安定性が著しく低
下してしまう。好ましい範囲は108〜1013Ωcmであ
り、更に好ましい範囲は108〜1012Ωcmである。
【0015】摩耗度については、90より高いとヘッド
の接触による摩耗を生じた時、表面が削れてしまい、測
定をしていくに伴って、基板表面の平坦性の低下や、研
磨粉の発生による測定誤差の拡大を生じる。好ましい範
囲は75以下であり、更に好ましい範囲は70以下であ
る。
【0016】請求項2に記載の模擬ディスクに使用する
ガラスの組成を限定した理由は以下の通りである。
【0017】SiO2成分は本発明の主成分であるが、
その量が40%未満では、ガラス化が困難となり、また
85%を越えるとガラスの溶融および清澄が困難とな
り、光学的な均質性,耐久性,化学的安定性,耐摩耗性
の低下,機械的強度の低下を招く。好ましくは48〜8
0%であり、更に好ましくは、48〜70%である。
【0018】R2O成分は前述のように、電気抵抗率を
下げる効果がある。特にLi,Na,Kはその効果が高
く、この中でもLiが最もその効果が著しい。これらの
含有量が2%未満では、所望の電気抵抗率が得られず、
30%を越えると化学的耐久性,耐摩耗性,機械的強度
が著しく低下する。好ましくはLi2O=0〜15%,
Na2O=0〜30%,K2O=0〜30%,但しLi2
O+Na2O+K2O=2〜30%であり、更に好ましく
は、Li2O=0〜15%,Na2O=0〜30%,K2
O=0〜30%,但しLi2O+Na2O+K2O=5〜
30%である。
【0019】B23はガラスの編目構造を形成する役割
と、熱膨張率を低減させる効果を有し、Al23は失透
を抑制し、化学的耐久性や機械的強度や耐摩耗性の向上
をもたらす効果を有する。
【0020】これら2成分は、求めるガラスの特性(透
過率,熱膨張率,機械的強度等)によって選択される
が、B23+Al23=0〜35%の範囲内で用いられ
る。この2成分が35%を越えると、耐失透性が低下す
る。また、B23は20%を越えると化学的耐久性の低
下が、Al23は30%を越えると電気抵抗率が増大す
る傾向が認められるため、好ましくは、B23=0〜2
0%、Al23=0〜30%、但しB23+Al23
2〜35%であり、更に好ましくは、B23=0〜20
%、Al23=0〜30%、但しB23+Al23=2
〜30%である。
【0021】R’O(但し、R’=Mg,Ca,Sr,
Ba,Zn,Pb)はガラスの耐失透性を向上させる効
果を有するために添加しうるが、その量が35%を越え
ると、化学的耐久性の低下や溶融性が低下し、更に耐失
透性についても、過剰状態のため低下する。
【0022】これらR’O:6成分は、求めるガラスの
特性によって選択されるが、それぞれ単独では、MgO
は、耐失透性の向上効果を有するものであるが、10%
を越えると、逆に失透性が低下する傾向が認められるた
め、10%以下が好ましい。ZnOはガラスの熱膨張率
を低下させ、化学的耐久性を向上させる効果を有する
が、30%を越えると、耐失透性が低下する傾向が認め
られるため、30%以下が好ましい。特に好ましくは8
%以下である。CaO,BaO,SrOもZnOと同様
の効果および傾向であり、上記各成分はそれぞれ30%
以下が望ましい。PbOは溶融性改善の効果を有する
が、他成分によってその効果を補うことが可能である。
以上のことから、この6成分全体としての望ましい範囲
は35%以下であり、好ましくはMgO=10%以下,
CaO=30%以下,SrO=30%以下,BaO=3
0%以下,ZnO=30%以下,但し、R’Oとして3
5%以下、更に好ましい範囲はMgO=8%以下,Ca
O=20%以下,SrO=20%以下,BaO=20%
以下,ZnO=20%以下、但し、R’Oとして30%
以下である。
【0023】P25はB23と同様に、ガラスの編目構
造を形成する役割や、ガラスの清澄を向上させる効果を
有するが、15%を越えると、透過性が著しく低下す
る。好ましくは、10%以下であり、更に好ましくは7
%以下である。
【0024】TiO2は熱膨張率を低下させる成分であ
り、ZrO2は機械的強度を向上させる成分であるが、
この2成分の合計が10%を越えると、ガラス化が困難
となる。好ましくは、この2成分の合計が8%以下であ
り、更に好ましくは、TiO2が6%以下、ZrO2が6
%以下、但しこの2成分の合計が8%以下である。
【0025】As23およびSb23は共に溶融の際に
清澄剤として添加し得るが、その量は2%以下で十分で
ある。
【0026】La23,Y23,Gd23,Bi23
各成分は化学的耐久性を向上させる成分であるが、10
%を越えると、耐失透性が急激に低下する。好ましくは
8%以下、更に好ましくは6%以下の範囲である。
【0027】請求項3に記載の模擬ディスクに使用する
透明結晶化ガラスの組成を限定した理由は以下の通りで
ある。
【0028】SiO2成分は前述のガラスの場合と同様
に本発明の主成分であるが、その量が48%未満では、
得られる結晶化ガラスの結晶粒径が粗大化し、透過性が
低下する。また、65%を越えると溶融時の清澄が困難
となり、光学的均質性が低下する。好ましい範囲は、5
0〜63%であり、更に好ましい範囲は53〜60%で
ある。
【0029】P25は、ガラスの清澄を向上させる効果
を有するが、15%を越えると、結晶化ガラスの結晶粒
径が粗大化し、透過性が著しく低下する。好まし範囲は
10%以下である。
【0030】また、上記効果を向上させるには、SiO
2とP25の合計量は50〜70%であることが望まし
く、更に好ましくは55〜70%である。
【0031】Al23は失透を抑制すると共に、化学的
耐久性や機械的強度を向上させる効果、更に、摩耗度を
低減する効果を有している。この量が15%以下ではそ
の効果が得られず、30%以上では所望の電気抵抗率が
得られない。好ましい範囲は20〜28%であり、更に
好ましい範囲は20〜25%である。
【0032】Li2Oは、前述のガラスの場合の効果と
同様に、電気抵抗率を低下させる効果を有すると共に、
β-石英またはβ-石英固溶体結晶の構成要素であり、2
%未満では所望の電気抵抗率が得られず、10%を越え
ると、結晶粒径が粗大化し、透過性が著しく低下する。
好ましい範囲は2〜8%であり、更に好ましい範囲は3
〜7%である。
【0033】MgOは耐失透性の向上と透過性の向上を
もたらす効果を有するために添加しうるが、8%を越え
ると、所望の結晶粒が析出し難くなる。好ましい範囲は
6%以下、更に好ましい範囲は、5%以下である。
【0034】ZnOは所望の結晶粒を得るために添加し
うるが、8%を越えると、所望の結晶粒が得られず、更
に耐失透性が急激に低下する。好ましい範囲は6%以下
であり、更に好ましい範囲は5%以下である。
【0035】CaO,BaOの2成分は、結晶化ガラス
中に析出した結晶相以外のガラスマトリックスの成分微
調整成分として重要である。しかし、CaOが5%を越
えると、また、BaOが7%を越えると、いずれも耐失
透性が低下する。BaOについては、溶融性の悪化もも
たらす。好ましい範囲はCaO=0.2〜4.5%,B
aO=0.2〜6%であり、更に好ましい範囲は、Ca
O=0.5〜4%、BaO=0.5〜5%である。
【0036】TiO2,ZrO2は、いずれも結晶の核形
成剤として機能するので、少なくともその1種を添加す
ることが不可欠である。更にTiO2については、熱膨
張率を低下させる効果を有し、ZrO2は機械的強度を
向上させる効果を有する。しかし、これら成分がそれぞ
れ7%を越えると、結晶化ガラスの透過性および耐失透
性が著しく低下する。好ましい範囲は双方ともそれぞれ
0.5〜6%、更に好ましい範囲は同様に0.5〜5%
である。
【0037】As23,Sb23はガラス溶融時の清澄
剤として添加し得るが、これらの1種または2種の合計
量は2%で十分である。
【0038】熱処理は、ガラス中に結晶粒を析出させる
ことにより、機械的強度を向上させるという目的のため
に行う。一方、析出した結晶粒の粒径が大きいものであ
ると透明性を実現できない。(十分な透明性のために
は、析出結晶粒径が300Å以下であることが望まし
い。)したがって、前記の適切な組成範囲を有する原ガ
ラスを、適切な温度のもとで核形成工程と結晶化工程を
行うことによって、所望の結晶粒を析出させた後、所望
の結晶粒径まで成長させなければならない。このため、
熱処理温度の管理は十分に行わなければならない。核形
成温度が650℃未満および750℃を越えると、所望
の結晶核が得られず、所望の機械的強度が得られない。
結晶化工程については、750℃未満では所望の結晶粒
径に成長させることができず、850℃を越えると、結
晶成長速度が速く且つ不均一になるため、透過性および
機械的強度の低下を招く。好ましくは、核形成工程=6
80〜750℃、結晶化工程=780〜850℃であ
る。
【0039】
【発明の実施の形態】本発明による磁気ヘッド浮上量測
定用ガラスおよび結晶化ガラス製模擬ディスクに係る実
施例について、比較例と共に説明する。表1〜6は、本
発明による磁気ヘッド浮上量測定用ガラスおよび結晶化
ガラス製模擬ディスクの実施例組成(No.1〜43)と、
前記従来の模擬ディスクの比較例についての、組成,電
気抵抗率,摩耗度,破損頻度を示したものである。
【0040】
【表1】
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】
【表4】
【0044】
【表5】
【0045】
【表6】
【0046】[実施例1〜22]表1〜3は、本発明の請
求項2に係る、磁気ヘッド浮上量測定用ガラス製透明模
擬ディスクに関するものである。各種ガラス原料をガラ
スとした時に表のような組成となるよう秤量し、一般的
なガラス製造で行われる工程、いわゆる、溶融・清澄・
撹拌・成形を経た後、磁気ヘッド浮上量測定用ディスク
とすべく研磨を行う。このようにして得られた磁気ヘッ
ド浮上量測定用ディスクを、磁気ヘッド浮上量測定装置
に装着して、破損頻度を測定し、その度合いを○×(○
は比較例よりも破損頻度が少ない、×は比較例と破損頻
度が同等であることを表す)にて示した。また、電気抵
抗率についてはJIS−K6911にて測定し、摩耗度
については、日本光学硝子工業会規格の光学ガラスの摩
耗度の測定方法(JOGIS 10−1994)にて測
定したものである。
【0047】[実施例23〜43]表4〜6は本発明の請
求項3に係る、磁気ヘッド浮上量測定用結晶化ガラス製
透明模擬ディスクに関するものである。各種ガラス原料
を、結晶化ガラスとした時に表のような組成となるよう
秤量し、一般的なガラス製造で行われる工程、いわゆ
る、溶融・清澄・撹拌・成形・熱処理を経た後、磁気ヘ
ッド浮上量測定用ディスクとすべく研磨を行う。尚、熱
処理工程については、核形成温度660℃で40時間保
持した後、結晶化温度760℃で40時間保持する。こ
のようにして得られた磁気ヘッド浮上量測定用ディスク
を、磁気ヘッド浮上量測定装置に装着し、実施例1〜2
2と同様な方法により破損頻度を測定し、その度合いを
○×にて示した。また、電気抵抗率についてはJIS−
K6911にて測定し、摩耗度については日本光学硝子
工業会規格の光学ガラスの摩耗度の測定方法(JOGI
S 10−1994)にて測定したものである。
【0048】[比較例1および2]特開平3−3177号
公報に係る透明ガラスディスク(電気抵抗率=1015Ω
cm)および石英製ガラスディスク(電気抵抗率=1019
Ωcm)を作製し、実施例1と同様な試験および測定を行
った。
【0049】表1〜6から明らかなように、本発明によ
る磁気ヘッド浮上量測定用模擬ディスクは、いずれも電
気抵抗率が従来の模擬ディスクより約3〜5桁ほど小さ
い。更に摩耗度も従来品より小さく、石英ガラスに近
い、あるいは石英ガラスより小さい値であり、また破損
頻度についても、本発明によるディスクの方が破損が少
なく、浮上試験用透明模擬ディスクとして好適であるこ
とがわかる。
【0050】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のガラスま
たは結晶化ガラス製磁気ヘッド浮上量測定用透明模擬デ
ィスクは、導電性膜の形成という複雑な工程を必要とせ
ず、従来の模擬ディスクと同様な透過性および透過の均
質性を有しており、磁気ヘッド浮上量測定において、機
械的強度や耐摩耗性にも優れており、更に、適切な電気
抵抗率を有しているので、帯電による塵,埃の付着およ
びヘッドの接触時に生じる接触電流によるヘッド破損も
防止でき、従来のものに比べて格段に優れて有用な磁気
ヘッド浮上量測定用透明模擬ディスクが得られる。
【0051】加えて、本発明のガラスまたは結晶化ガラ
ス製透明模擬ディスクは、従来品と比較して表面の帯電
電荷量が大幅に低減できるため、磁気ヘッドと模擬ディ
スク間のクーロン力を低減し、クーロン力による磁気ヘ
ッド浮上量の測定誤差が少なく、更にヘッドクラッシュ
も生じにくという効果も得られる。したがって、高密度
記録に伴う磁気ヘッド浮上量の低下においても、クーロ
ン力の影響を受けにくく、これにより磁気ヘッド破損を
防止でき、また精度の高い磁気ヘッド浮上量の測定結果
を得ることができるという、極めて有用な磁気ヘッド浮
上量測定用模擬ディスクであるといえる。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 SiO2−R2O(R=Li,Na,K)
    系ガラスまたは結晶化ガラスにおいて、108〜1014
    Ωcmの電気抵抗率を有し、摩耗度が90以下であるガラ
    スまたは結晶化ガラスからなる、磁気ヘッド浮上量測定
    用模擬ディスク。
  2. 【請求項2】 重量%で、 SiO2 40〜85% R2O(R=Li,Na,K) 2〜30% P25 0〜15% B23+Al23 0〜35% R’O(R’=Mg,Ca,Sr,Ba,Zn,Pb) 0〜35% TiO2+ZrO2 0〜10% As23+Sb23 0〜 2% La23+Y23+Gd23+Bi23 0〜10% からなり、108〜1014Ωcmの電気抵抗率を有し、摩
    耗度が90以下であるガラスからなる磁気ヘッド浮上量
    測定用模擬ディスク。
  3. 【請求項3】 重量%で、 SiO2 48〜65% P25 0〜15% 但し、SiO2+P25 50〜70% Al23 15〜30% Li2O 2〜10% MgO 0〜 8% ZnO 0〜 8% CaO 0〜 8% BaO 0〜 7% TiO2 0〜 7% ZrO2 0〜 7% 但し、TiO2+ZrO2 0.5〜10% As23+Sb23 0〜 2% からなり、108〜1013Ωcmの電気抵抗率を有し、摩
    耗度が75以下である透明結晶化ガラスからなる磁気ヘ
    ッド浮上量測定用模擬ディスク。
  4. 【請求項4】 上記の組成のガラス原料を溶融,成形お
    よび徐冷後、核形成工程を650〜750℃,結晶化工
    程を750〜850℃にて熱処理することにより得られ
    る透明結晶化ガラスからなり、108〜1013Ωcmの電
    気抵抗率を有し、摩耗度が75以下であることを特徴と
    する、請求項3に記載の磁気ヘッド浮上量測定用模擬デ
    ィスク。
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