JP4195553B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置に関し、特に長時間稼動時の信頼性向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の記録密度向上の為には、磁気ディスク（以下ディスクと称す）と磁気ヘッド（以下ヘッドと称する）間を狭小化することが課題となっている。このため、ヘッドの浮上量を低減させる、ヘッドおよびディスク上に形成される保護膜を薄くする、ディスク保護膜上の潤滑在膜厚を薄くする等の対応が行われてきた。また、磁気記録情報を高速で記録再生するために、ディスクの回転速度の高速化が図られている。
【０００３】
しかし、ヘッドの浮上量減少はヘッドとディスクの接触頻度を上昇させ、ディスク上の潤滑剤分解や、ヘッド・ディスク上に形成された保護膜の摩耗等を引き起こし、磁気ディスク装置の信頼性を著しく低下させることとなる。また、ディスク上の潤滑剤は、ヘッドとの接触による消失以外にもディスクの高速回転によって徐々に減少することが知られている。
【０００４】
ディスク上の潤滑剤のヘッドとの接触による消失や、ディスクの回転による潤滑剤減少を補うために、特開平２−３７５８９号や特開平７−７３６５９号に示されるような、潤滑剤を供給する方法が提案されている。今後、ヘッドとディスクが間歇的に接触するニアコンタクトレコーディングや、ヘッドとディスクが定常的に接触するコンタクレコーディングは、更なる記録密度向上においてキーテクノロジーとなり、これらのテクノロジーにおいて、このような潤滑剤を供給する手段は必須の技術となる。
【０００５】
また、磁気ディスク装置では、ヘッドやディスク上に吸着したある種のガス成分が、ヘッドとディスクが接触した際に生じる熱等によって化学反応を起こし、ヘッド・ディスク間に付着物を形成するこが知られている。かかる付着物の形成はヘッドの浮上姿勢を乱し、ヘッドとディスクの接触頻度を上昇させ、ディスク上の記録情報消失の原因となり、最悪の場合にはクラッシュに至る場合も有る。また、ヘッドの浮上量増大の原因となり、ディスク上での情報の磁気的記録再生を不能に至らしめる場合も有る。当然のことながら、ヘッド浮上量の低下によってヘッドとディスクの接触頻度が上昇した場合には、障害に至る確率も高くなる。
【０００６】
障害を発生させるガス成分は磁気ディスク装置の構成部材からの発ガス成分である場合が多いが、製造工程中に混入する場合や、製造後に流入する場合も有る。
ヘッド・ディスク・インターフェイス（ＨＤＩ）に障害を発生させる物質（以下コンタミと称す）を低減する方法としては、磁気ディスクの構成部剤の加熱による脱ガス処理によって低減する方法、特開昭６０−２１９６９５号に示されるように、ガス吸着剤を装置内に設置することによってコンタミを吸着除去する方法、または、特開平６−７６５５６号に示されるようなコンタミを触媒によって重合除去する方法、あるいは、特開平６−３６５４８号や特開平６−３０２１７８号に示されるように障害を引き起こすコンタミを磁気ディスク装置内にある種の金属を設置することにより化学吸着させ除去する方法等が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、磁気ディスク装置の記録密度を向上させるためには、ヘッドの浮上量を減少させる必要があるが、それに伴うヘッドとディスクの接触頻度の上昇による、潤滑剤の減少、コンタミ起因の付着物形成による障害発生等の問題がある。
【０００８】
ディスク上の潤滑剤が消失した場合には、下地の保護膜が剥き出しになる。ディスク上の保護膜は一般にカーボンを主成分とする膜であり、この表面が剥き出しになった状態では、表面が空気中の酸素や水の影響によって、水酸基等の官能基を生成することとなる。この官能基はコンタミの吸着サイトとして作用することとなり、コンタミによる障害を引き起こすことが容易に想像できる。従って、長期間稼動において磁気ディスクの信頼性を維持するためには、潤滑剤の減少を防止すると同時に、障害を発生させるコンタミの吸着を防止する手段が必要となる。
【０００９】
また、近年のヘッド浮上量の減少はヘッドとディスクの接触頻度を上昇させることになり、今まで以上にコンタミの許容濃度を低くしなければならない。コンタミを活性炭等によって吸着除去する方法では、低減できる濃度に限界があり、また長期間効果を持続することが難しい。
【００１０】
また、磁気ディスク装置内にある種の金属を設置し化学吸着によりコンタミを除去する方法では、気体中の酸素によって化学吸着力が低下し、コンタミ除去能力が失われるという問題がある。
【００１１】
本発明は、磁気ディスク装置に関する上記問題を解決し、コンタミによる障害発生を防止し、長期稼動時における信頼性を向上した磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、磁気ディスク装置の筐体内の気相中に単官能化合物を少なくとも１種類以上含有させた。さらに、その単官能化合物として、単官能シラン化合物を少なくとも１種類以上含有させた。また、同じくその単官能化合物として、筐体内の気相中に水酸基、カルボキシル基と反応可能な基を１つのみ有する化合物を少なくとも１種類以上含有させた。
【００１３】
上記単官能シラン化合物としては、官能基として水酸基、アルコキシ基、アセトキシ基、ハロゲン基、のいずれか一種、及びアルキル基またはフェニル基を有することが望ましい。
【００１４】
さらに上記アルキル基またはフェニル基は水素の一部もしくは全てがフッ素原子によって置換することもできる。
【００１５】
また、上記反応可能な化合物として水酸基、カルボキシル基かのいずれかを含むアルキル化合物あるいはフェニル化合物を用いることもできる。
【００１６】
また、前記単官能化合物を磁気ディスク装置内に保持する機構を有し、筐体内の気相中に該化合物を供給する手段を有することが好ましい。
【００１７】
上記機構として多孔質の担体もしくは、有機高分子に保持されている機構を用いることもできる。さらに、前記単官能化合物が細孔を設けた容器内に保持することもできる。また、前記単官能化合物が気体透過性の有機膜で仕切られた容器内に保持することもできる。
【００１８】
さらに前記単官能化合物を磁気ディスク装置の外部から供給する手段を有することも好ましい。
【００１９】
さらに、上記目的を達成するために、本発明では、磁気ディスク装置の筐体内の磁気記録媒体の近傍に固体単官能シラン化合物を少なくとも１種類以上含有する吸着材を設置した。さらに、その単官能シラン化合物としては、官能基として、水酸基、アルコキシ基、アセトキシ基、ハロゲン基のいずれか一種およびアルキル基またはフェニル基、あるいは水素の一部もしくは全てがフッ素原子によって置換されたアルキル基またはフェニル基を含有させた。さらに、上記単官能シラン化合物を気体透過性の膜で覆って設置することが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について説明する。
【００２１】
〔実施例１〕
単官能化合物を磁気ディスク装置内の気相中に存在させることにより、コンタミによるヘッド、ディスク上への付着物形成を阻害させる効果を確認した。
【００２２】
本発明の一実施例である磁気ディスク装置の構造を図６に示す。単官能化合物を保持する多孔質の担体５としてモレキュラーシーブを用いた。磁気ディスク６としては２．５インチのガラス製のものを使用し、その表面には磁気記録用の磁性媒体、カーボンを主成分とする保護膜層が順次成膜され、最表面にはパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤が塗布されている。サスペンション７の先端部には図７に示すように磁気ヘッド８がジンバル９を介して取り付けられている。ヘッドスライダ材にはAl2O3とTiCの焼結体よりなるもを使用した。またヘッドの摺動面にはカーボンを主成分とする保護膜が形成されている。図示されていないが、パッキングを介してカバーが取り付けられており、装置内はある程度密閉され外部雰囲気とは隔離されている。本装置の回転数は毎分4200回転である。さらに本装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のVCM(Voice Coil Motor)、装置制御用の電気回路等を有する。
【００２３】
本実施例において、下記一般式で示される単官能化合物として、t-Butyl-dimethylsilanol、Triethylethoxysilane、n-Octadecyldimethyl-methoxy-silaneを用いた。
【００２４】
【化４】
（この一般式において、X1は水酸基、アルコキシ基、アセトキシ基、ハロゲン基のいずれか一種を示し、R1、 R2、 R3はアルキル基またはフェニル基、あるいは水素の一部もしくは全てがフッ素原子によって置換されたアルキル基またはフェニル基を示す。）
また、下記一般式で示される単官能化合物として、1-Tetradecanol、1H,1H-Perfluorooctan-1-ol、Pentadecanoic acidを用いた。
【００２５】
【化５】
（この一般式において、X２は水酸基、カルボキシル基のいずれか一種を示し、R４は水素原子の一部もしくは全てがフッ素原子によって置換されたアルキル基またはフェニル基を示す。）
これらの単官能化合物はいずれも、水酸基、カルボキシル基と反応可能な基をひとつのみ有する化合物である。
【００２６】
上記の各種化合物を担体５に含侵させ、装置温度を７０℃とし１０００時間の連続稼動試験を行った後のヘッド表面を観測した結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
上記のように、単官能化合物を磁気ディスク装置内に存在させた場合には、ヘッド上への付着物形成を抑止することができ、障害の発生を防止できることが明らかになった。
【００２８】
〔実施例２〕
コンタミが多く存在する状態での単官能化合物による障害発生抑止効果を確認した。
【００２９】
本実施例に用いた装置を図８に示す。単官能化合物を保持する多孔質の担体５としてモレキュラーシーブを用いた。磁気ディスク６としては２．５インチのガラス製のものを使用し、その表面には磁気記録用の磁性媒体、カーボンを主成分とする保護膜層が順次成膜され、最表面にはパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤が塗布されている。サスペンション７の先端部には図７に示すように磁気ヘッド８がジンバル９を介して取り付けられている。また、サスペンション７上にヘッドとディスクの接触検出用のピエゾセンサー１０が設置されている。ヘッドスライダ材にはAl2O3とTiCの焼結体よりなるもを使用した。ヘッドの摺動面にはカーボンを主成分とする保護膜が形成されている。図示されていないが、パッキングを介してカバーが取り付けられており、装置内はある程度密閉され外部雰囲気とは隔離されている。本装置の回転数は毎分4200回転である。さらに本装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のVCM(Voice Coil Motor)、装置制御用の電気回路等を有する。
【００３０】
担体５にモレキュラーシーブを用い、単官能化合物であるn-Octadecyldimethylmethoxysilaneを含侵させた。装置温度を７０℃とし連続稼動試験１０００時間後に担体５を取り出し、コンタミ物質であるn-Octyltrimethoxysilaneをモレキュラーシーブに含侵させたものを担体５として磁気ディスク装置内に設置した。その後、装置温度を７０℃とし連続稼動試験を行い、ヘッドとディスクの接触が発生するまでの時間を計測した。また、比較例として、単官能化合物を設置しないで、上記コンタミを導入した場合の試験も行った。結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
上記のように、単官能化合物を存在させ連続稼動を行った磁気ディスク装置では、単官能化合物担体を除去した後でも単官能化合物が存在しなかった場合と比較して、コンタミによる障害が発生しにくいことが明らかになった。このことはヘッドやディスク上の存在していた水酸基等のコンタミ吸着サイトに対して、単官能化合物か重合反応するために、コンタミの吸着を阻害し、コンタミによる障害を防止することが可能であることを示している。
【００３２】
〔実施例３〕
次に単官能化合物の濃度をコントロールしコンタミ障害の抑止効果を評価した。
本実施例に用いた装置を図９に示す。磁気ディスク６としては２．５インチのガラス製基板を使用し、その表面には磁気記録用の磁性媒体、カーボンを主成分とする保護膜層が順次成膜され、最表面にはパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を塗布した。サスペンション７の先端部には図７に示すように磁気ヘッド８がジンバル９を介して取り付けられている。ヘッドスライダ材にはAl2O3とTiCの焼結体よりなるもを使用した。またヘッドの摺動面にはカーボンを主成分とする保護膜が形成されている。１１及び１２はそれぞれ、濃度をコントロールした単官能化合物の気体導入口、および気体排出口である。図示されていないが、パッキングを介してカバーが取り付けられており、装置内はある程度密閉され外部雰囲気とは隔離されている。本装置の回転数は毎分4200回転である。さらに本装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のVCM(Voice Coil Motor)、装置制御用の電気回路等を有する。
【００３３】
単官能化合物としてTriethylethoxysilaneを用い、装置温度を７０℃とし１０００時間の連続稼動試験を行った後にヘッド表面を観察した。Triethylethoxy-silaneの濃度はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）により確認した。結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
上記のように0.01ppmという極僅かの単官能化合物が存在する状態においてもコンタミによる障害を防止できることが明らかになった。
【００３５】
〔実施例４〕
単官能化合物の磁気ディスク装置内への導入方法について種々評価を行った。図6に示す磁気ディスク装置において、担体５にモレキュラーシーブの他に種々の多孔質の担体を用いた。また、多孔質の担体の代わりに図１０に示されるような細孔１３を設けたアルミ製容器１４を用いたもの、図１１に示されるようなポリフルオロエチレン膜１５で仕切られたアルミ製容器を用いた。単官能化合物としてTriethylethoxysilaneを用い装置温度７０℃で、１０００時間の連続稼動試験を行い加速試験後のヘッド表面を観察した。また、連続稼動試験後の磁気ディスク装置内の気体をサンプリングし、ＧＣにて気相中のTriethylethoxysilane濃度を求めた。結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】
上記のように、単官能化合物の導入方法によって気相中の濃度に差があるが、どの場合においても、コンタミ障害防止効果が見られた。
【００３７】
液体、固体の状態での通過は困難であるが、気体状態では通過可能である細孔を設けた容器や有機膜で仕切られた容器内に単官能化合物を導入する方法では、液体や固体の単官能化合物を導入する際に有効である。また、図１２、図１３に示すように外部から単官能化合物を導入可能な機構１７を用いてもよい。この際、単官能化合物を保持するために、図１０や図１１に示す、細孔１３を設けた容器や、ポリフルオロエチレン等の有機膜１５で仕切られた容器内１８に導入することが望ましい。さらに、多孔質の担体をこれらの容器内１８に入れても、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３８】
〔実施例５〕
単官能シラン化合物を磁気ディスク装置内に設置することによってコンタミを化学吸着させ、ヘッド・磁気ディスク上への付着物生成を防止する効果を確認した。
【００３９】
本発明の一実施例である磁気ディスク装置の構造を図１４に示す。磁気ディスク６としては２．５インチのガラス製基板を使用し、その表面には磁気記録用の磁性媒体、カーボンを主成分とする保護膜層が順次成膜され、最表面にはパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を塗布した。サスペンション７の先端部には図７に示すように磁気ヘッド８がジンバル９を介して取り付けられている。ヘッドスライダ材にはAl2O3とTiCの焼結体よりなるもを使用した。またヘッドの摺動面にはカーボンを主成分とする保護膜が形成されている。１１及び１２はそれぞれ、濃度をコントロールした単官能化合物の気体導入口、および気体排出口である。図示されていないが、パッキングを介してカバーが取り付けられており、装置内はある程度密閉され外部雰囲気とは隔離されている。本装置の回転数は毎分4200回転である。さらに本装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のVCM(Voice Coil Motor)、装置制御用の電気回路等を有する。
【００４０】
単官能シラン化合物としてTriethylethoxysilaneを含有する吸着材を気体透過性有機膜で覆ったものを設置し、装置温度を７０℃とし１０００時間の連続稼動試験を行った後のヘッド表面を観察したところ、ヘッド汚れの発生はみられなかった。
【００４１】
以上の実施例で明らかにしてきたように、本発明では磁気ディスク装置の長期に渡る信頼性を維持する手段として、コンタミを除去するのではなく、コンタミの保護膜上への吸着を防止し、さらに、コンタミが吸着した場合でも障害に繋がる反応を防止する手段を講じた。また、潤滑剤が消失して生成する保護膜上のコンタミ吸着サイトをコンタミが吸着できないようにすることを同時に達成する方法を考案した。
【００４２】
障害の発生は、ヘッドやディスク上に吸着したコンタミがヘッドとディスクの接触によって発生する熱等によって障害を引き起こす大きさの付着物に成長するために起こると考えられている。障害を発生させるコンタミ種は分子間での重合反応が可能であり、３次元的に重合可能である物質と考えられる。
【００４３】
従って、このような障害を発生させるコンタミの吸着サイトに重合反応で吸着することが可能であり、吸着後はコンタミとの重合反応を発生せず、且つ、コンタミとも重合反応が可能であり、コンタミと重合反応することによってコンタミのヘッド・ディスクの保護膜上の吸着サイトに吸着する際に必要となる官能基を封止することができる物質を磁気ディスク装置に設置することによって、コンタミ起因の障害を防止することを可能とした。このような物質の存在下では、コンタミがヘッドやディスク上に吸着した場合でも、コンタミの官能基と反応し、障害に至るコンタミ分子間での重合反応を阻害することが可能となった。
【００４４】
具体的には、実施例で明示したようにヘッドやディスク上に存在するコンタミ吸着サイトとなる−ＯＨ基等の官能基と重合反応可能な官能基を分子内に１つのみ有する物質を、磁気ディスク装置内に存在させることによって可能となった。
【００４５】
図１に示したように分子内に複数の官能基を有する物質が存在した場合には、図2のように分子間での重合反応を繰り返すことが可能となり、ヘッドやディスクの保護膜上で３次元的な巨大分子を形成し、コンタミとして作用することとなる。ここで、１はヘッドスライダ材のＡｉ２Ｏ３・ＴｉＣ、２はカーボンを主成分とする保護膜、３は官能基を３つ有するコンタミ（ｎ−オクチルトリメトキシシラン）を示した。
【００４６】
しかしながら、図３に示したように官能基が1つのみの化合物４を磁気ディスク装置内に存在させた場合には、図４に示したように保護膜上の水酸基と重合反応することによって、コンタミの吸着防止が可能となった。更には図５に示したようにコンタミが吸着した場合でも、コンタミ分子間での重合反応を阻害し、付着物の生成を防止することが可能となった。
【００４７】
このようにコンタミによる障害を防止するために装置内に存在させる物質としては単官能のシラン化合物が望ましいが、官能基を１つのみ有すればよいので、ＯＨ基を１つのみ有するアルコールやカルボキシル基を１つのみ有するカルボン酸であってもよい。
【００４８】
単官能シラン化合物の場合の官能基は、水酸基、アルコキシ基であることが望ましいが、アセトキシ基、ハロゲン基であってもよい。水酸基以外の官能基は、H2Oと反応することが可能であり、結果的に水酸基へと変化することが可能である。また、実施例の表１に示したように、単官能シラン化合物の官能基以外の基は、直鎖状または枝分かれを有する飽和炭化水素基が望ましいが、フェニル基等であってもよい。これらの基の水素が一部もしくは全てフッ素で置換れていてもよい。また、官能基以外の３つの基はその全てが必ずしも同一の基である必要はない。ヘッドやディスク上の保護膜表面に存在する水酸基と単官能シラン化合物は、水酸基では脱水重合反応、アルコキシ基では脱アルコール重合反応、アセトキシ基では脱酢酸重合反応、ハロゲン基ではH2Oとの反応で水酸基へと変化した後に脱水反応で、保護膜表面と結合することが可能である。
【００４９】
また、単官能シラン化合物以外の官能基を１つのみ有するアルコールやカルボン酸では、主鎖の部分が直鎖状または枝分かれを有する飽和炭化水素基が望ましいが、フェニル基等であってもよい。主鎖中の水素が一部もしくは全てフッ素で置換されていてもよい。
【００５０】
磁気ディスク装置長期稼働中には、ヘッドとディスクの接触により潤滑剤の消失や保護膜の摩耗がさけられない。保護膜表面が僅かでも摩耗した場合には、気相中の水や酸素との反応により、再び保護膜表面に水酸基等のコンタミとの反応サイトを形成してしまうこととなる。従って、障害を防止する単官能化合物の気相中の濃度を長期にわたって維持する必要性がある。このためには、障害を防止する単官能化合物を活性炭、モレキュラーシーブ、シリカゲル、ゼオライト等の多孔質の担体や有機高分子に保持する方法を示した。また、気相中に一定量の単官能シラン化合物が存在すればよいので、蒸気圧を有すれば常温での形態が液体や固体であっても差し支えない。装置内に液体や固体の状態で設置する場合には、ヘッドやディスク上に液体が付着する、またはヘッドディスク間に固体が進入するのを防止するために、これらの単官能シラン化合物は細孔を設けた容器内に設置したり、気体透過性を有する有機膜で仕切られた容器内に設置することが望ましいことも示した。特に常温での形態が液体である場合には多孔質の物質に含侵させた上で細孔を設けた容器に設置したり、気体透過性を有する有機膜で仕切られた容器内に設置してもよい。また、単官能化合物を磁気ディスク装置の外部から導入する場合には、常温での形態が液体、固体であるならば、前記細孔を設けた容器もしくは気体透過性有機膜で仕切られた容器内に導入することが望ましいことも実施例に示したとおりである。
【００５１】
また、単官能化合物を含有する吸着材を磁気ディスク装置内に設置することが望ましいことも実施例に示したとおりである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気ディスク装置の長時間稼動時のコンタミによる障害を防止することができ、長期に渡って磁気ディスク装置の信頼性を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】保護膜表面上の水酸基、及びコンタミを示す図である。
【図２】保護膜上での付着物形成を示す図である。
【図３】保護膜表面上の水酸基、及び単官能化合物を示す図である。
【図４】保護膜表面の水酸基と重合反応した単官能化合物を示す図である。
【図５】吸着コンタミに重合反応した単官能化合物を示す図である。
【図６】実施例１に使用した磁気ディスク装置を示す図である。
【図７】サスペンション上に取りつけられた磁気ヘッドを示す図である。
【図８】実施例２に用いた磁気ディスク装置を示す図である。
【図９】実施例３に用いた磁気ディスク装置を示す図である。
【図１０】細孔を有するアルミ容器を示す図である。
【図１１】ポリフルオロエチレン膜で仕切られた磁気ディスク装置を示す図である。
【図１２】単官能化合物を外部より導入可能な磁気ディスク装置を示す図である。
【図１３】単官能化合物を外部より導入可能な磁気ディスク装置の側面図を示す図である。
【図１４】実施例４に使用した磁気ディスク装置を示す図である。
【符号の説明】
１…Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ燒結体、２…カーボンを主成分とする保護膜、３…コンタミの一種であるn-Octyltrimethoxysilane、４…単官能化合物の一種であるn-Octyldimethylmethoxysilane、５…多孔質の担体、６…磁気ディスク、７…サスペンション、８…磁気ヘッド、９…ジンバル、１０…ピエゾセンサー、１１…気体導入口、１２…気体排気口、１３…細孔、１４…アルミ容器、１５…ポリフルオロエチレン膜、１６…アルミ容器、１７…単官能化合物導入孔、１８…単官能化合物貯蔵容器、１９…気体透過性有機膜で覆って設置された単官能化合物を含有する吸着材。
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気ディスク装置に関し、特に長時間稼動時の信頼性向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスク装置の記録密度向上の為には、磁気ディスク（以下ディスクと称す）と磁気ヘッド（以下ヘッドと称する）間を狭小化することが課題となっている。このため、ヘッドの浮上量を低減させる、ヘッドおよびディスク上に形成される保護膜を薄くする、ディスク保護膜上の潤滑在膜厚を薄くする等の対応が行われてきた。また、磁気記録情報を高速で記録再生するために、ディスクの回転速度の高速化が図られている。
【０００３】
しかし、ヘッドの浮上量減少はヘッドとディスクの接触頻度を上昇させ、ディスク上の潤滑剤分解や、ヘッド・ディスク上に形成された保護膜の摩耗等を引き起こし、磁気ディスク装置の信頼性を著しく低下させることとなる。また、ディスク上の潤滑剤は、ヘッドとの接触による消失以外にもディスクの高速回転によって徐々に減少することが知られている。
【０００４】
ディスク上の潤滑剤のヘッドとの接触による消失や、ディスクの回転による潤滑剤減少を補うために、特開平２−３７５８９号や特開平７−７３６５９号に示されるような、潤滑剤を供給する方法が提案されている。今後、ヘッドとディスクが間歇的に接触するニアコンタクトレコーディングや、ヘッドとディスクが定常的に接触するコンタクレコーディングは、更なる記録密度向上においてキーテクノロジーとなり、これらのテクノロジーにおいて、このような潤滑剤を供給する手段は必須の技術となる。
【０００５】
また、磁気ディスク装置では、ヘッドやディスク上に吸着したある種のガス成分が、ヘッドとディスクが接触した際に生じる熱等によって化学反応を起こし、ヘッド・ディスク間に付着物を形成するこが知られている。かかる付着物の形成はヘッドの浮上姿勢を乱し、ヘッドとディスクの接触頻度を上昇させ、ディスク上の記録情報消失の原因となり、最悪の場合にはクラッシュに至る場合も有る。また、ヘッドの浮上量増大の原因となり、ディスク上での情報の磁気的記録再生を不能に至らしめる場合も有る。当然のことながら、ヘッド浮上量の低下によってヘッドとディスクの接触頻度が上昇した場合には、障害に至る確率も高くなる。
【０００６】
障害を発生させるガス成分は磁気ディスク装置の構成部材からの発ガス成分である場合が多いが、製造工程中に混入する場合や、製造後に流入する場合も有る。
ヘッド・ディスク・インターフェイス（ＨＤＩ）に障害を発生させる物質（以下コンタミと称す）を低減する方法としては、磁気ディスクの構成部剤の加熱による脱ガス処理によって低減する方法、特開昭６０−２１９６９５号に示されるように、ガス吸着剤を装置内に設置することによってコンタミを吸着除去する方法、または、特開平６−７６５５６号に示されるようなコンタミを触媒によって重合除去する方法、あるいは、特開平６−３６５４８号や特開平６−３０２１７８号に示されるように障害を引き起こすコンタミを磁気ディスク装置内にある種の金属を設置することにより化学吸着させ除去する方法等が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、磁気ディスク装置の記録密度を向上させるためには、ヘッドの浮上量を減少させる必要があるが、それに伴うヘッドとディスクの接触頻度の上昇による、潤滑剤の減少、コンタミ起因の付着物形成による障害発生等の問題がある。
【０００８】
ディスク上の潤滑剤が消失した場合には、下地の保護膜が剥き出しになる。ディスク上の保護膜は一般にカーボンを主成分とする膜であり、この表面が剥き出しになった状態では、表面が空気中の酸素や水の影響によって、水酸基等の官能基を生成することとなる。この官能基はコンタミの吸着サイトとして作用することとなり、コンタミによる障害を引き起こすことが容易に想像できる。従って、長期間稼動において磁気ディスクの信頼性を維持するためには、潤滑剤の減少を防止すると同時に、障害を発生させるコンタミの吸着を防止する手段が必要となる。
【０００９】
また、近年のヘッド浮上量の減少はヘッドとディスクの接触頻度を上昇させることになり、今まで以上にコンタミの許容濃度を低くしなければならない。コンタミを活性炭等によって吸着除去する方法では、低減できる濃度に限界があり、また長期間効果を持続することが難しい。
【００１０】
また、磁気ディスク装置内にある種の金属を設置し化学吸着によりコンタミを除去する方法では、気体中の酸素によって化学吸着力が低下し、コンタミ除去能力が失われるという問題がある。
【００１１】
本発明は、磁気ディスク装置に関する上記問題を解決し、コンタミによる障害発生を防止し、長期稼動時における信頼性を向上した磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、磁気ディスク装置の筐体内の気相中に単官能化合物を少なくとも１種類以上含有させた。さらに、その単官能化合物として、単官能シラン化合物を少なくとも１種類以上含有させた。また、同じくその単官能化合物として、筐体内の気相中に水酸基、カルボキシル基と反応可能な基を１つのみ有する化合物を少なくとも１種類以上含有させた。
【００１３】
上記単官能シラン化合物としては、官能基として水酸基、アルコキシ基、アセトキシ基、ハロゲン基、のいずれか一種、及びアルキル基またはフェニル基を有することが望ましい。
【００１４】
さらに上記アルキル基またはフェニル基は水素の一部もしくは全てがフッ素原子によって置換することもできる。
【００１５】
また、上記反応可能な化合物として水酸基、カルボキシル基かのいずれかを含むアルキル化合物あるいはフェニル化合物を用いることもできる。
【００１６】
また、前記単官能化合物を磁気ディスク装置内に保持する機構を有し、筐体内の気相中に該化合物を供給する手段を有することが好ましい。
【００１７】
上記機構として多孔質の担体もしくは、有機高分子に保持されている機構を用いることもできる。さらに、前記単官能化合物が細孔を設けた容器内に保持することもできる。また、前記単官能化合物が気体透過性の有機膜で仕切られた容器内に保持することもできる。
【００１８】
さらに前記単官能化合物を磁気ディスク装置の外部から供給する手段を有することも好ましい。
【００１９】
さらに、上記目的を達成するために、本発明では、磁気ディスク装置の筐体内の磁気記録媒体の近傍に固体単官能シラン化合物を少なくとも１種類以上含有する吸着材を設置した。さらに、その単官能シラン化合物としては、官能基として、水酸基、アルコキシ基、アセトキシ基、ハロゲン基のいずれか一種およびアルキル基またはフェニル基、あるいは水素の一部もしくは全てがフッ素原子によって置換されたアルキル基またはフェニル基を含有させた。さらに、上記単官能シラン化合物を気体透過性の膜で覆って設置することが望ましい。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例について説明する。
【００２１】
〔実施例１〕
単官能化合物を磁気ディスク装置内の気相中に存在させることにより、コンタミによるヘッド、ディスク上への付着物形成を阻害させる効果を確認した。
【００２２】
本発明の一実施例である磁気ディスク装置の構造を図６に示す。単官能化合物を保持する多孔質の担体５としてモレキュラーシーブを用いた。磁気ディスク６としては２．５インチのガラス製のものを使用し、その表面には磁気記録用の磁性媒体、カーボンを主成分とする保護膜層が順次成膜され、最表面にはパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤が塗布されている。サスペンション７の先端部には図７に示すように磁気ヘッド８がジンバル９を介して取り付けられている。ヘッドスライダ材にはAl2O3とTiCの焼結体よりなるもを使用した。またヘッドの摺動面にはカーボンを主成分とする保護膜が形成されている。図示されていないが、パッキングを介してカバーが取り付けられており、装置内はある程度密閉され外部雰囲気とは隔離されている。本装置の回転数は毎分4200回転である。さらに本装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のVCM(Voice Coil Motor)、装置制御用の電気回路等を有する。
【００２３】
本実施例において、下記一般式で示される単官能化合物として、t-Butyl-dimethylsilanol、Triethylethoxysilane、n-Octadecyldimethyl-methoxy-silaneを用いた。
【００２４】
【化４】
また、下記一般式で示される単官能化合物として、1-Tetradecanol、1H,1H-Perfluorooctan-1-ol、Pentadecanoic acidを用いた。
【００２５】
【化５】
これらの単官能化合物はいずれも、水酸基、カルボキシル基と反応可能な基をひとつのみ有する化合物である。
【００２６】
上記の各種化合物を担体５に含侵させ、装置温度を７０℃とし１０００時間の連続稼動試験を行った後のヘッド表面を観測した結果を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】
〔実施例２〕
コンタミが多く存在する状態での単官能化合物による障害発生抑止効果を確認した。
【００２９】
本実施例に用いた装置を図８に示す。単官能化合物を保持する多孔質の担体５としてモレキュラーシーブを用いた。磁気ディスク６としては２．５インチのガラス製のものを使用し、その表面には磁気記録用の磁性媒体、カーボンを主成分とする保護膜層が順次成膜され、最表面にはパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤が塗布されている。サスペンション７の先端部には図７に示すように磁気ヘッド８がジンバル９を介して取り付けられている。また、サスペンション７上にヘッドとディスクの接触検出用のピエゾセンサー１０が設置されている。ヘッドスライダ材にはAl2O3とTiCの焼結体よりなるもを使用した。ヘッドの摺動面にはカーボンを主成分とする保護膜が形成されている。図示されていないが、パッキングを介してカバーが取り付けられており、装置内はある程度密閉され外部雰囲気とは隔離されている。本装置の回転数は毎分4200回転である。さらに本装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のVCM(Voice Coil Motor)、装置制御用の電気回路等を有する。
【００３０】
担体５にモレキュラーシーブを用い、単官能化合物であるn-Octadecyldimethylmethoxysilaneを含侵させた。装置温度を７０℃とし連続稼動試験１０００時間後に担体５を取り出し、コンタミ物質であるn-Octyltrimethoxysilaneをモレキュラーシーブに含侵させたものを担体５として磁気ディスク装置内に設置した。その後、装置温度を７０℃とし連続稼動試験を行い、ヘッドとディスクの接触が発生するまでの時間を計測した。また、比較例として、単官能化合物を設置しないで、上記コンタミを導入した場合の試験も行った。結果を表２に示す。
【００３１】
【表２】
【００３２】
〔実施例３〕
次に単官能化合物の濃度をコントロールしコンタミ障害の抑止効果を評価した。
本実施例に用いた装置を図９に示す。磁気ディスク６としては２．５インチのガラス製基板を使用し、その表面には磁気記録用の磁性媒体、カーボンを主成分とする保護膜層が順次成膜され、最表面にはパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を塗布した。サスペンション７の先端部には図７に示すように磁気ヘッド８がジンバル９を介して取り付けられている。ヘッドスライダ材にはAl2O3とTiCの焼結体よりなるもを使用した。またヘッドの摺動面にはカーボンを主成分とする保護膜が形成されている。１１及び１２はそれぞれ、濃度をコントロールした単官能化合物の気体導入口、および気体排出口である。図示されていないが、パッキングを介してカバーが取り付けられており、装置内はある程度密閉され外部雰囲気とは隔離されている。本装置の回転数は毎分4200回転である。さらに本装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のVCM(Voice Coil Motor)、装置制御用の電気回路等を有する。
【００３３】
単官能化合物としてTriethylethoxysilaneを用い、装置温度を７０℃とし１０００時間の連続稼動試験を行った後にヘッド表面を観察した。Triethylethoxy-silaneの濃度はガスクロマトグラフィー（ＧＣ）により確認した。結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】
〔実施例４〕
単官能化合物の磁気ディスク装置内への導入方法について種々評価を行った。図6に示す磁気ディスク装置において、担体５にモレキュラーシーブの他に種々の多孔質の担体を用いた。また、多孔質の担体の代わりに図１０に示されるような細孔１３を設けたアルミ製容器１４を用いたもの、図１１に示されるようなポリフルオロエチレン膜１５で仕切られたアルミ製容器を用いた。単官能化合物としてTriethylethoxysilaneを用い装置温度７０℃で、１０００時間の連続稼動試験を行い加速試験後のヘッド表面を観察した。また、連続稼動試験後の磁気ディスク装置内の気体をサンプリングし、ＧＣにて気相中のTriethylethoxysilane濃度を求めた。結果を表４に示す。
【００３６】
【表４】
【００３７】
液体、固体の状態での通過は困難であるが、気体状態では通過可能である細孔を設けた容器や有機膜で仕切られた容器内に単官能化合物を導入する方法では、液体や固体の単官能化合物を導入する際に有効である。また、図１２、図１３に示すように外部から単官能化合物を導入可能な機構１７を用いてもよい。この際、単官能化合物を保持するために、図１０や図１１に示す、細孔１３を設けた容器や、ポリフルオロエチレン等の有機膜１５で仕切られた容器内１８に導入することが望ましい。さらに、多孔質の担体をこれらの容器内１８に入れても、同様の効果が得られることはいうまでもない。
【００３８】
〔実施例５〕
単官能シラン化合物を磁気ディスク装置内に設置することによってコンタミを化学吸着させ、ヘッド・磁気ディスク上への付着物生成を防止する効果を確認した。
【００３９】
本発明の一実施例である磁気ディスク装置の構造を図１４に示す。磁気ディスク６としては２．５インチのガラス製基板を使用し、その表面には磁気記録用の磁性媒体、カーボンを主成分とする保護膜層が順次成膜され、最表面にはパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を塗布した。サスペンション７の先端部には図７に示すように磁気ヘッド８がジンバル９を介して取り付けられている。ヘッドスライダ材にはAl2O3とTiCの焼結体よりなるもを使用した。またヘッドの摺動面にはカーボンを主成分とする保護膜が形成されている。１１及び１２はそれぞれ、濃度をコントロールした単官能化合物の気体導入口、および気体排出口である。図示されていないが、パッキングを介してカバーが取り付けられており、装置内はある程度密閉され外部雰囲気とは隔離されている。本装置の回転数は毎分4200回転である。さらに本装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のVCM(Voice Coil Motor)、装置制御用の電気回路等を有する。
【００４０】
単官能シラン化合物としてTriethylethoxysilaneを含有する吸着材を気体透過性有機膜で覆ったものを設置し、装置温度を７０℃とし１０００時間の連続稼動試験を行った後のヘッド表面を観察したところ、ヘッド汚れの発生はみられなかった。
【００４１】
以上の実施例で明らかにしてきたように、本発明では磁気ディスク装置の長期に渡る信頼性を維持する手段として、コンタミを除去するのではなく、コンタミの保護膜上への吸着を防止し、さらに、コンタミが吸着した場合でも障害に繋がる反応を防止する手段を講じた。また、潤滑剤が消失して生成する保護膜上のコンタミ吸着サイトをコンタミが吸着できないようにすることを同時に達成する方法を考案した。
【００４２】
障害の発生は、ヘッドやディスク上に吸着したコンタミがヘッドとディスクの接触によって発生する熱等によって障害を引き起こす大きさの付着物に成長するために起こると考えられている。障害を発生させるコンタミ種は分子間での重合反応が可能であり、３次元的に重合可能である物質と考えられる。
【００４３】
従って、このような障害を発生させるコンタミの吸着サイトに重合反応で吸着することが可能であり、吸着後はコンタミとの重合反応を発生せず、且つ、コンタミとも重合反応が可能であり、コンタミと重合反応することによってコンタミのヘッド・ディスクの保護膜上の吸着サイトに吸着する際に必要となる官能基を封止することができる物質を磁気ディスク装置に設置することによって、コンタミ起因の障害を防止することを可能とした。このような物質の存在下では、コンタミがヘッドやディスク上に吸着した場合でも、コンタミの官能基と反応し、障害に至るコンタミ分子間での重合反応を阻害することが可能となった。
【００４４】
具体的には、実施例で明示したようにヘッドやディスク上に存在するコンタミ吸着サイトとなる−ＯＨ基等の官能基と重合反応可能な官能基を分子内に１つのみ有する物質を、磁気ディスク装置内に存在させることによって可能となった。
【００４５】
図１に示したように分子内に複数の官能基を有する物質が存在した場合には、図2のように分子間での重合反応を繰り返すことが可能となり、ヘッドやディスクの保護膜上で３次元的な巨大分子を形成し、コンタミとして作用することとなる。ここで、１はヘッドスライダ材のＡｉ２Ｏ３・ＴｉＣ、２はカーボンを主成分とする保護膜、３は官能基を３つ有するコンタミ（ｎ−オクチルトリメトキシシラン）を示した。
【００４６】
しかしながら、図３に示したように官能基が1つのみの化合物４を磁気ディスク装置内に存在させた場合には、図４に示したように保護膜上の水酸基と重合反応することによって、コンタミの吸着防止が可能となった。更には図５に示したようにコンタミが吸着した場合でも、コンタミ分子間での重合反応を阻害し、付着物の生成を防止することが可能となった。
【００４７】
このようにコンタミによる障害を防止するために装置内に存在させる物質としては単官能のシラン化合物が望ましいが、官能基を１つのみ有すればよいので、ＯＨ基を１つのみ有するアルコールやカルボキシル基を１つのみ有するカルボン酸であってもよい。
【００４８】
単官能シラン化合物の場合の官能基は、水酸基、アルコキシ基であることが望ましいが、アセトキシ基、ハロゲン基であってもよい。水酸基以外の官能基は、H2Oと反応することが可能であり、結果的に水酸基へと変化することが可能である。また、実施例の表１に示したように、単官能シラン化合物の官能基以外の基は、直鎖状または枝分かれを有する飽和炭化水素基が望ましいが、フェニル基等であってもよい。これらの基の水素が一部もしくは全てフッ素で置換れていてもよい。また、官能基以外の３つの基はその全てが必ずしも同一の基である必要はない。ヘッドやディスク上の保護膜表面に存在する水酸基と単官能シラン化合物は、水酸基では脱水重合反応、アルコキシ基では脱アルコール重合反応、アセトキシ基では脱酢酸重合反応、ハロゲン基ではH2Oとの反応で水酸基へと変化した後に脱水反応で、保護膜表面と結合することが可能である。
【００４９】
また、単官能シラン化合物以外の官能基を１つのみ有するアルコールやカルボン酸では、主鎖の部分が直鎖状または枝分かれを有する飽和炭化水素基が望ましいが、フェニル基等であってもよい。主鎖中の水素が一部もしくは全てフッ素で置換されていてもよい。
【００５０】
磁気ディスク装置長期稼働中には、ヘッドとディスクの接触により潤滑剤の消失や保護膜の摩耗がさけられない。保護膜表面が僅かでも摩耗した場合には、気相中の水や酸素との反応により、再び保護膜表面に水酸基等のコンタミとの反応サイトを形成してしまうこととなる。従って、障害を防止する単官能化合物の気相中の濃度を長期にわたって維持する必要性がある。このためには、障害を防止する単官能化合物を活性炭、モレキュラーシーブ、シリカゲル、ゼオライト等の多孔質の担体や有機高分子に保持する方法を示した。また、気相中に一定量の単官能シラン化合物が存在すればよいので、蒸気圧を有すれば常温での形態が液体や固体であっても差し支えない。装置内に液体や固体の状態で設置する場合には、ヘッドやディスク上に液体が付着する、またはヘッドディスク間に固体が進入するのを防止するために、これらの単官能シラン化合物は細孔を設けた容器内に設置したり、気体透過性を有する有機膜で仕切られた容器内に設置することが望ましいことも示した。特に常温での形態が液体である場合には多孔質の物質に含侵させた上で細孔を設けた容器に設置したり、気体透過性を有する有機膜で仕切られた容器内に設置してもよい。また、単官能化合物を磁気ディスク装置の外部から導入する場合には、常温での形態が液体、固体であるならば、前記細孔を設けた容器もしくは気体透過性有機膜で仕切られた容器内に導入することが望ましいことも実施例に示したとおりである。
【００５１】
また、単官能化合物を含有する吸着材を磁気ディスク装置内に設置することが望ましいことも実施例に示したとおりである。
【００５２】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気ディスク装置の長時間稼動時のコンタミによる障害を防止することができ、長期に渡って磁気ディスク装置の信頼性を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】保護膜表面上の水酸基、及びコンタミを示す図である。
【図２】保護膜上での付着物形成を示す図である。
【図３】保護膜表面上の水酸基、及び単官能化合物を示す図である。
【図４】保護膜表面の水酸基と重合反応した単官能化合物を示す図である。
【図５】吸着コンタミに重合反応した単官能化合物を示す図である。
【図６】実施例１に使用した磁気ディスク装置を示す図である。
【図７】サスペンション上に取りつけられた磁気ヘッドを示す図である。
【図８】実施例２に用いた磁気ディスク装置を示す図である。
【図９】実施例３に用いた磁気ディスク装置を示す図である。
【図１０】細孔を有するアルミ容器を示す図である。
【図１１】ポリフルオロエチレン膜で仕切られた磁気ディスク装置を示す図である。
【図１２】単官能化合物を外部より導入可能な磁気ディスク装置を示す図である。
【図１３】単官能化合物を外部より導入可能な磁気ディスク装置の側面図を示す図である。
【図１４】実施例４に使用した磁気ディスク装置を示す図である。
【符号の説明】
１…Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ燒結体、２…カーボンを主成分とする保護膜、３…コンタミの一種であるn-Octyltrimethoxysilane、４…単官能化合物の一種であるn-Octyldimethylmethoxysilane、５…多孔質の担体、６…磁気ディスク、７…サスペンション、８…磁気ヘッド、９…ジンバル、１０…ピエゾセンサー、１１…気体導入口、１２…気体排気口、１３…細孔、１４…アルミ容器、１５…ポリフルオロエチレン膜、１６…アルミ容器、１７…単官能化合物導入孔、１８…単官能化合物貯蔵容器、１９…気体透過性有機膜で覆って設置された単官能化合物を含有する吸着材。
Claims (7)
- 筐体内に情報を記録する磁気媒体と、該磁気媒体に磁気情報を記録し再生する磁気ヘッド、及びこれらを駆動する機構を少なくとも有する磁気ディスク装置において、前記筐体内の気相中に単官能シラン化合物を含有する磁気ディスク装置。
- 前記単官能シラン化合物が下記一般式で示されることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク装置。
- 前記単官能シラン化合物を磁気ディスク装置内に保持する機構を有し、前記筐体内の気相中に該化合物を供給する手段を有することを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の磁気ディスク装置。
- 前記単官能シラン化合物が多孔質の担体もしくは、有機高分子に保持されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の磁気ディスク装置。
- 前記単官能シラン化合物を保持する前記機構が、細孔を設けた容器であることを特徴とする請求項３に記載の磁気ディスク装置。
- 前記単官能シラン化合物を保持する前記機構が、気体透過性の有機膜で仕切られた容器であることを特徴とする請求項３に記載の磁気ディスク装置。
- 前記単官能シラン化合物を磁気ディスク装置の外部から供給する手段を有することを特徴とする、請求項１または請求項２のいずれかに記載の磁気ディスク装置。
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