JP4490359B2 - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Description

本発明は磁気ディスク装置に関する。

磁気ディスク表面に塗布された潤滑剤の膜厚減少は、磁気ヘッド・スライダーによる掻き取り、磁気ディスクの回転に伴って生じる遠心力や気流の剪断力，装置内部の温度上昇による飛散などが原因で発生する。磁気ディスクと磁気ヘッド・スライダーとの間での摺動耐久性の確保のために、磁気ディスク表面に潤滑剤を塗布する以外に、潤滑剤をディスク表面に供給することが行われている。磁気ディスク装置内で潤滑剤をディスク表面に供給する方法が、特開昭５９−２１８６６８号（特許文献１），特開昭６０−２３９９２１号（特許文献２），特開平８−４５２３８号（特許文献３），特開平１０−３１２６６０号（特許文献４），特開平８−４５２３９号（特許文献５），特開平６−２９５５７９号（特許文献６），特許番号第２７９６８５２号（特許文献７）等に提案されている。

特開昭５９−２１８６６８号公報（特許文献１）は磁気ディスクの回転によって発生する熱空気流により装置下部に設けた潤滑剤含浸部材から潤滑剤蒸気を発生させ、ハブ中心の通気穴より磁気ディスク表面に潤滑剤を供給する。特開昭６０−２３９９２１号公報
（特許文献２）はミリスチン酸を含浸させた部材に熱風を入射させて蒸発したミリスチン酸蒸気を磁気ディスク表面に付着させ潤滑膜を形成する。特開平８−４５２３８号公報
（特許文献３）は、アームもしくはサスペンションに液体潤滑剤からなる潤滑膜を形成し、ディスク回転に伴う気流によってディスク表面に潤滑剤を供給する。特開平１０−
３１２６６０号公報（特許文献４）,特開平８−４５２３９号公報（特許文献５）,登録第２７９６８５２号（特許文献７）は、ウィック材に低粘度の液体潤滑剤を含浸させてディスクの近傍に取り付け、ディスク表面に液体潤滑剤を供給する。特開平６−２９５５７９号公報（特許文献６）は、加熱素子を内蔵したリザーバーから潤滑剤を供給することを記載する。

特開昭５９−２１８６６８号公報 特開昭６０−２３９９２１号公報 特開平８−４５２３８号公報 特開平１０−３１２６６０号公報 特開平８−４５２３９号公報 特開平６−２９５５７９号公報 特許番号第２７９６８５２号

掻き取りおよび飛散によって減少する潤滑剤の量と、熱や気流によって供給される潤滑剤の量とのバランスが釣り合った状態ではディスク表面の潤滑膜厚は一定となり、磁気ディスクと磁気ヘッド・スライダーとの間の摺動耐久性は確保される。しかし、バランスが崩れると潤滑膜厚の減少が続いたり、逆に潤滑膜厚が厚くなりすぎたりして、潤滑性能が低下する。さらに、潤滑性能が低下する他の原因としては装置内外からもたらされるコンタミによるヘッド・スライダーに付着する汚れも挙げられる。

これらの課題を潤滑剤供給によって解決するには、潤滑剤の分子構造や分子量などの物性および磁気ディスク装置内に保持される潤滑剤の量を詳細に検討し、適用しなければならない。上記の従来技術には、熱や気流によって供給される潤滑剤の量の最適化やヘッド・スライダーに付着する汚れを低減するために、潤滑剤の分子構造や分子量などの物性および磁気ディスク装置内に保持される潤滑剤の量についての具体的な検討や提示がされておらず、現行では潤滑剤を熱や気流によって安定に供給することができない。

さらに、磁気ディスク装置の動作方式や構造も考慮しなければならない。例えば、特開昭５９−２１８６６８号等に記載されているＣＳＳ（Contact Start Stop）方式では、潤滑膜厚が厚くなるとヘッド・スライダーと磁気ディスク間で強い吸着が発生し、磁気ディスクが起動できなくなる等の障害が発生する。このため、潤滑剤を供給するにはＬ／ＵＬ（Load／Unload）方式が望ましいと言える。

本発明の目的は、磁気ディスク表面の潤滑膜厚の減少が小さく、磁気ヘッドと磁気ディスク表面との間の摺動信頼性に優れる磁気ディスク装置を提供することにある。

本発明の発明者等は、磁気ディスク表面の潤滑膜厚の減少を少なくするために、磁気ディスク装置内の熱とディスク回転による気流を利用して、潤滑剤を保持する部品から磁気ディスク表面に供給される潤滑剤について、最適な分子量と分子構造を見出した。また、潤滑剤を保持する部品についても検討し、これを最適化した。

熱や気流によって潤滑剤を供給する場合、供給潤滑剤を保持する部品の材料，その設置位置の気流の方向・強さ，温度等によって、供給される潤滑剤の量が大きく異なる。磁気ディスク装置の容積，ディスクの回転数，搭載される磁気ディスクの枚数によって、必要な潤滑剤の量も異なる。また、分子量や分子構造によって潤滑剤の物性が異なるため、潤滑剤の供給量を最適化するためには、これらも特定する必要がある。

磁気ディスク用潤滑剤であるパーフロロポリエーテルは、一般的な産業機械で使用される鉱油等の炭化水素系潤滑材料と比較して、蒸発しにくい潤滑剤である。分子量が高くなるとより蒸発しにくくなる。従って、熱と気流によってパーフロロポリエーテルをディスク表面に供給するには、蒸発しやすい比較的低分子量成分が必要となる。

また、パーフロロポリエーテル分子の末端基の構造によって、潤滑剤を保持する部品との吸着力や潤滑剤分子同士の相互作用が大きく異なるので、供給量を最適にするためには、末端基の構造を特定する必要がある。潤滑剤を保持する部品と潤滑剤との吸着力は潤滑剤の供給され易さに影響し、潤滑剤分子同士の相互作用はディスク表面の潤滑膜の修復に影響する。

また、磁気ディスク装置の外部から入ったガスや装置内で発生したガス，摩耗粉，塵埃などがスライダーの摺動部やヘッド素子部に付着するのを可能な限り軽減できる潤滑剤を選定するとよい。

本発明の特徴は、磁気ディスク表面以外から磁気ディスク表面へ潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段が、磁気ディスク装置の内部に設けられていて、潤滑剤供給手段が供給する潤滑剤は、構造式１〜５のうち少なくとも１つを含み、含まれるパーフロロポリエーテルの分子量４０００以下の成分である、更に望ましくは分子量１０００以上であって分子量
４０００以下の成分が４０％以上含まれていることにある。

潤滑剤供給手段を、潤滑剤を塗布したサスペンションもしくはアームとしてもよい。

潤滑剤供給手段として、潤滑剤を保持する潤滑剤保持手段を用いてもよい。この場合、潤滑剤は構造式１〜５のパーフロロポリエーテルを含むとよい。潤滑剤保持手段は、フィルター，ウィック材など、潤滑剤を液垂れせずに保持できる材料がよい。

前記潤滑剤保持手段は構造式１〜５のパーフロロポリエーテルを含浸させたフィルターであるとよい。この場合、前記磁気ヘッド・スライダーの浮上面への付着物を低減するには構造式１〜５のパーフロロポリエーテルを０.１５ μリットル以上含浸させるとよい。

前記磁気ヘッド・スライダーの浮上面への付着物を低減し、さらに潤滑膜厚の減少も低減するには構造式１〜５のパーフロロポリエーテルを０.５ μリットル以上含浸させるとよい。尚、フィルタに含浸させる量は、液垂れ等の装置の動作上不都合を生じない範囲において特に制限は無く、潤滑膜の補修効果を考慮して定める。

磁気ディスクに形成された潤滑膜が、構造式１〜５のパーフロロポリエーテルのうち少なくとも１つを含むと、潤滑剤供給手段から供給された潤滑剤が磁気ディスク表面の潤滑膜に付着しやすく、潤滑膜の補修効果が高い。

潤滑剤供給手段を有する磁気ディスク装置の動作方式としては、従来のＣＳＳ(ContactStart Stop) 方式でもヘッドクラッシュ等を防止する上で効果があるが、磁気ヘッド・スライダーが磁気ディスク回転時のみ該磁気ディスクの面上にあり，該磁気ディスク停止時には磁気ディスクの外周側の面外に退避するＬ／ＵＬ（Load／Unload）方式の方が吸着等の問題が発生しない点でより有利である。

以上のように潤滑剤を潤滑剤供給手段から供給することにより、磁気ディスクと磁気ヘッド・スライダーとの間の摺動耐久性を確保することができる。また、潤滑剤を安定に供給でき、大幅な装置の設計変更や部品数の増加が不要である。

本発明により、磁気ディスク表面の潤滑膜厚の減少が小さく、磁気ヘッドと磁気ディスク表面との間の摺動信頼性に優れる磁気ディスク装置が得られる。

（１）潤滑剤の供給源
本発明では、磁気ディスク装置内の熱とディスク回転による気流によって潤滑剤を供給するために、以下のようにして潤滑剤の供給源を磁気ディスク装置内に設けた。

（ａ）サスペンション上、アーム上の表面に潤滑剤を塗布する。または
（ｂ）潤滑剤保持手段（フィルター，ウィック材など）に潤滑剤を含浸させて、磁気ディスク装置内に内蔵する。

ディスクが回転して装置内の温度が上昇すると、供給源から潤滑剤が蒸発しディスク表面に供給される。なお、潤滑剤を含浸させたフィルターは、装置内の気流を効果的に利用できるよう配置した。
（２）潤滑剤の構成
本発明では、供給用潤滑剤としてパーフロロポリエーテルを用いる。安定供給が可能で、かつヘッドによる掻き取りに対して十分な修復機能を達成するために、吸着性の極性基を有するパーフロロポリエーテルを使用する。そして、パーフロロポリエーテルの分子量を、磁気ディスク装置内の温度で蒸発し、気流によって供給できるに十分な値に規定した。具体的なパーフロロポリエーテルとしては以下のものが挙げられる。

これらの潤滑剤はパーフロロポリエーテル鎖の両端に極性基を有しており、ディスク表面に吸着しやすく、潤滑膜の修復効果が高い。また、塗布若しくは含浸させる潤滑剤の量は、装置筐体の構造と容積に応じて調整した。
（３）本発明の磁気ディスクの構成
磁気ディスクは、基板上に下地膜，磁性層，カーボンを主体とする保護膜、更にその上にパーフロロポリエーテルからなる潤滑膜を最外層として形成する構成である。潤滑膜はパーフロロポリエーテルで構成されている。具体的には構造式１〜４の潤滑剤が挙げられるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（４）本発明の磁気ディスク装置の用途
本発明に記載の磁気ディスク装置の用途としては、電子計算機，ワードプロセッサー等の外部メモリー（具体的にはハードディスク装置等）が挙げられる。またモーバイルコンピューター，ナビゲーションシステム，ゲーム，携帯電話，ＰＨＳ等の各種情報機器等にも適用可能である。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

（実施例１）
本実施例では、サスペンション１５に潤滑剤の供給源を設けた場合と、潤滑剤の供給源を設けなかった場合とで、潤滑膜厚の変化を測定することにより潤滑剤供給の効果を検証した。

図１に本実施例で使用した試験装置１を示す。試験装置１は実際の磁気ディスク装置をベースにしており、実機の動作での評価が可能である。磁気ヘッド・スライダー２はサスペンション１５の先端に取り付けられており、サスペンション１５はアーム部３で支持されている。アーム部３には歪みゲージが内蔵されており、ヘッド／ディスク間の摩擦力測定が可能である。スピンドル部とボイスコイルモーター部は、ディスク回転数やシークの周波数を変えられるよう改良している。また、装置内部の温度をコントロールするために装置のカバー５にはコードヒータ６が取り付けられており、室温から８０℃まで温度を変化させることが可能である。さらに、潤滑剤を保持し加熱が可能なバーヒータ７とフィルター８も内蔵している。装置の内容積は４５０ｍｌである。磁気ディスク４は、直径63.5
mm(２.５インチ）のガラス基板上にＣｒ合金からなる下地膜，ＣｏＣｒＴａＰｔの磁性層，カーボン保護膜を順に成膜して形成されている。カーボン保護膜は、Ａｒ／Ｎ₂ ガス雰囲気下で成膜して硬度を高めており、膜厚は５ｎｍである。

カーボン保護膜の上に構造式１のパーフロロポリエーテル（数平均分子量３０００）からなる潤滑膜２ｎｍを形成した磁気ディスク４を用意した。膜厚はＦＴ−ＩＲによって測定した。

構造式１のパーフロロポリエーテルをＨＰＬＣ(High Pressure Liquid Chromatography)にて分子量分画した。図２に、パーフロロポリエーテルを８領域に分子量分画した結果を示す。分子量分画したパーフロロポリエーテルの中から、試料１〜５を作成した。

試料１：分子量１３４０
試料２：分子量２１８０
試料３：分子量３０６０
試料４：分子量４６４０
試料５：分子量７１００
これらのパーフロロポリエーテルをサスペンション１５の磁気ディスク４と対向する面で、磁気ヘッド・スライダー２から１０mmの位置１６に１.０ μリットル滴下して、サスペンション１５を試験装置１に装着した。

６５℃環境下で、磁気ディスク４の半径１６mmから２８mmの面をランダムシーク（ランダムシーク試験）させた。磁気ディスク４の回転数は５４００rpm である。本実施例の試験では磁気ヘッド・スライダー２と磁気ディスク４が接触に近い状態で摺動させ、加速実験を行うために磁気ヘッド・スライダー２の荷重を通常（２５ｍＮ）の約１.５倍 となる３７.５ｍＮで実施した。

図３に測定時間に対する磁気ディスク４表面の潤滑膜厚の変化を示す。パーフロロポリエーテルをサスペンションに滴下しなかった場合を比較例１として示す。

比較例１では１２０時間後には０.３ｎｍにまで低下しているのに対し、試料１〜５のパーフロロポリエーテルを滴下した場合は、潤滑膜厚の減少が小さい。またこの結果は、分子量が小さいほど潤滑膜厚の減少が小さいという傾向を示している。

比較例１の結果から、ディスク表面以外から潤滑剤が供給されない場合には、潤滑膜厚が平均０.３ｎｍ／２４ｈ で減少する。実施例１での潤滑剤供給率は図３の結果から、分子量が１３４０のとき０.３４ｎｍ／２４ｈ，分子量が２１８０のとき０.３ｎｍ／２４ｈ，分子量が３０６０のとき０.２６ｎｍ／２４ｈ，分子量が４６４０のとき０.１９ｎｍ／２４ｈ，分子量が７１００のとき０.０８ｎｍ／２４ｈ であると計算できる。十分な膜厚を保持し装置の信頼性を得るには、少なくとも潤滑剤供給率を約０.２ｎｍ／２４ｈ 以上にする必要があるが、以上のように分子量が約４０００以下のパーフロロポリエーテルを用いることで、磁気ヘッド・スライダー２によって磁気ディスク４表面の潤滑剤が掻き取られた場合であっても、サスペンション１５から潤滑剤が熱と気流によって供給されるため、磁気ディスク４表面の潤滑膜厚の減少を大幅に低減することができる。

実施例１は潤滑剤の分子量と供給量の関係を明らかにするためにＨＰＬＣによって分子量を分画した潤滑剤を使用した。しかし、実際に装置で使用する場合、市販されている潤滑剤を使用した方がコスト的には有利である。比較例１の結果から潤滑剤が供給されない場合には潤滑膜厚が平均０.３ｎｍ／２４ｈ で減少することから市販潤滑剤が数平均分子量４０００以上であっても潤滑剤の供給量から計算すると数平均分子量が４０００以下が全体に対して４０％以上あれば、潤滑膜厚の減少を軽減できる。

以上より分子量４０００以下の成分が全体に対して４０％以上含むパーフロロポリエーテルの使用であれば、熱と気流によって安定に潤滑剤を磁気ディスク表面に供給でき、潤滑膜厚の減少を軽減することができる。

次に先ほどＨＰＬＣで分子量分画した試料１〜５を塗布した磁気ディスク４を磁気ヘッド・スライダー２と磁気ディスク４を完全な接触状態で摺動させたときの摺動耐久性を評価した。試験は磁気ヘッド・スライダー２と磁気ディスク４を回転数１５０rpm ，荷重
１１.７６ｍＮ で連続接触摺動させディスククラッシュが発生するまでの摺動回数で評価した。なお、試験は最高で１００ｋ回まで実施し、実際の磁気ディスク装置での摺動耐力の目標値として５０ｋ回以上を目安とした。図４に結果を示す。なお、ここでは実施例１と同じパーフロロポリエーテルをＨＰＬＣによって分子量分画した分子量８５０のパーフロロポリエーテルを塗布した磁気ディスク４を同様の条件で試験した結果と比較検討した（試料１５）。試料１５では、摺動回数７ｋ回でディスククラッシュするのに対し、実施例１の他の試料は何れも５０ｋ回以上の摺動耐力を示している。このことから、十分な摺動耐力を確保するには供給する潤滑剤（パーフロロポリエーテル）は少なくとも分子量が１０００以上であることが望ましいといえる。但し、図３の結果を考慮する限りにおいて、分子量が１０００以下であっても、潤滑膜厚の減少の防止できるという有効な効果が否定されるわけではないことには留意すべきである。

以上の結果より分子量４０００以下の成分が全体に対して４０％以上含むパーフロロポリエーテルを使用すれば、熱と気流によって安定に潤滑剤を磁気ディスク表面に供給することで潤滑膜厚の減少を軽減でき、さらに少なくとも分子量が１０００以上分子量4000以下の成分を４０％以上含む潤滑剤（パーフロロポリエーテル）を使用することとすれば、熱と気流によって安定に潤滑剤を磁気ディスク表面に供給でき、潤滑膜厚の減少だけでなく、優れた摺動信頼性をも確保することができる。

（実施例２）
実施例１ではサスペンション１５に潤滑剤の供給源を設けたが、実施例２では潤滑剤をフィルター８に含浸させ、潤滑剤の供給源として磁気ディスク装置内に設置した。使用したフィルター８は縦１０mm×横２０mm×厚さ２mmのシート状である。設置個所の例を図１に示す。

試料１〜５のパーフロロポリエーテルをフッ素系溶媒（ＨＦＥ７１００）に４０ｗｔ％溶解させ、マイクロピペットによりフィルター８に２０μリットル滴下し、実施例１と同条件でランダムシーク試験を行った。図５に試験結果を示す。パーフロロポリエーテルを用いなかった場合を比較例１として示す。

比較例１と比較して、パーフロロポリエーテルを含浸させたフィルター８を設置した場合は、潤滑膜厚の減少が小さく、潤滑剤供給による摺動耐久性が優れている。実施例１の結果と同様、分子量が４０００以下では潤滑膜厚がほとんど一定である。したがって、分子量４０００以下の成分を４０％以上含むパーフロロポリエーテルを用いることにより、フィルター８から潤滑剤が熱と気流によって供給されるため、磁気ディスク４表面の潤滑膜厚の減少を大幅に低減することができる。

（実施例３）
実施例３では、試験装置１内に試料６〜１１のパーフロロポリエーテルを含浸させたフィルター８を設置し、磁気ディスク表面に潤滑剤がどの程度供給されるかを調べた。試料６〜８は構造式１、試料９は構造式２、試料１０は構造式３、試料１１は構造式５、試料１６は構造式４のパーフロロポリエーテルをそれぞれ分子量分画したものである。試料６〜１６のパーフロロポリエーテルをフッ素系溶媒（ＨＦＥ７１００）に４０ｗｔ％溶解させた溶液を作り、フィルター８に２０μリットル含浸させた。

試料６：分子量２０００
試料７：分子量４０００
試料８：分子量６０００
試料９：分子量２０００
試料１０：分子量２０００
試料１１：分子量２０００
試料１６：分子量２０００
潤滑剤を塗布しない磁気ディスク４（無潤滑）を回転させ、２４ｈ回転させた後のディスク表面の潤滑膜を測定する。回転数は５４００rpm である。試験装置１には磁気ヘッド・スライダー２とアーム部３を装着しない。回転中はコードヒータ６によって試験装置１内部を６５℃に加熱した。

図６に結果を示す。実施例３の評価において試料６，７，９，１０，１１，１６の潤滑剤は２４ｈ後に潤滑膜厚が０.３ｎｍ 以上である。これに対し、試料８の潤滑剤は、潤滑膜厚が０.１５ｎｍ 以下であり、潤滑剤の供給が非常に少ないことがわかる。

ディスク表面以外から潤滑剤を供給しないとき（比較例１）に潤滑膜厚の減少は２４時間で０.３ｎｍ であるから、試料６，７，９，１０，１１，１６の潤滑剤をフィルターに含浸させて潤滑剤供給源に用いれば、熱と気流によってディスク表面に潤滑剤を安定に供給することができる。

（実施例４）
図７に磁気ディスク装置１４の上面模式図及び側面模式図を示す。磁気ディスク装置
１４は直径６３.５mm（２.５インチ）の磁気ディスク４，筐体１０，スピンドルモーター９，アクチュエーター１２，磁気ヘッド・スライダー２，サスペンション１５，制御回路１３を備える。磁気ディスク４の表面には、構造式１のパーフロロポリエーテルで数平均分子量３０００の潤滑剤を膜厚２ｎｍで塗布した。この磁気ディスク装置１４はLoad／
Unload機構を有する。磁気ディスク装置１４は、磁気ディスク４を２枚装着しており、装置内部の容積は３０.０ｍｌ である。試料６（分子量２０００）と下記構造式の潤滑剤
（分子量４０００）をフッ素系溶媒（ＨＦＥ７１００）に４０ｗｔ％溶解させた溶液1.25μリットル（パーフロロポリエーテル０.５ μリットル含有）をそれぞれ作製し、フィルター８に含浸させた。

なお、上記構造式の潤滑剤を含浸させたものを比較例２とする。磁気ディスク装置１４を半径１６mmから２８mmの面を６５℃環境下で１０００ｈランダムシーク（ランダムシーク試験）させた。また、比較例３として潤滑剤を供給しない場合も同様に試験した。磁気ヘッド・スライダー２の荷重は２５ｍＮで、磁気ディスク４の回転数は４５００rpm である。

図８に装置稼動時間に対する膜厚の変化を示す。１０００ｈでの膜厚の減少が試料６では約０.１８ｎｍ 、比較例２では約０.３７ｎｍ である。これに対し、潤滑剤を供給しない比較例３では１０００ｈでの膜厚の減少が約１.２ｎｍ であった。試料６並びに比較例２では潤滑剤の供給により膜厚の減少が大幅に低減されている。これは先述のとおり、分子量の制御による効果である。なお、磁気ディスクを３枚搭載した場合でも、同じ傾向の結果が得られている。

次に、前記ランダムシーク試験１０００ｈ後の磁気ヘッド・スライダー２の浮上面を写真撮影した。図９に結果を示す。

比較例２と比較例３（潤滑剤供給無し）では浮上面に汚れが付着しているのが目立つが
、試料６では汚れが全くといってよいほど付着していない。つまり、比較例３は潤滑剤の
供給（膜厚の減少の防止）という有用な効果があるものの、浮上面への汚れ付着防止には
効果が少ないことを意味する。試料６と比較例２の構造上の差異は分子の末端近傍に存在
する極性基の有無である。これは極性基を有する分子の方が浮上面とより強く作用するた
め、比較例２で示されるような無極性潤滑剤よりも汚れ付着防止に効果を奏するものと考
えられる。

以上、分子中に極性ある有機基を有する試料６等の潤滑剤を供給すれば磁気ヘッド・スライダーの浮上面への汚れをも防止できるようになる。

（実施例５）
実施例５では、磁気ディスク４の表面に下記構造の潤滑剤を膜厚２ｎｍで塗布した。

そして試料６，７，８の潤滑剤（パーフロロポリエーテル）を磁気ヘッド・スライダー２を支持しているサスペンションの磁気ディスク４と対向する面で磁気ヘッド・スライダー２から１０mmの箇所にそれぞれ１.０μリットル滴下した。

この磁気ヘッド・スライダー２を実施例４に記載の磁気ディスク装置１４に装着し、実施例４と同条件で１０００ｈランダムシーク（ランダムシーク試験）させ、装置稼動時間に対する潤滑膜厚の変化の測定を行った。また、測定終了後（１０００ｈ終了後）の磁気ヘッド・スライダー２の摺動部に付着した異物を光学顕微鏡で観察した。

図１０に装置可動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す。実施例５と同じ磁気ディスク装置１４でサスペンションに潤滑剤を滴下せずに（供給無し）同様の試験を実施した場合を比較例４とする。また、分子量が８５０で実施例５と同じ分子構造の潤滑剤を同様にサスペンションに滴下した場合を比較例５とする。比較例４では、１０００ｈでの膜厚の減少が約１.１ｎｍであった。比較例５では、１０００ｈで膜厚の減少が約０.９ｎｍであった。このことは、本装置の実験においてではあるが、比較例５の潤滑剤は分子量が４０００以下であり、膜厚の減少という効果を有し得るものの、摺動耐久性が低いためにディスク表面に供給される潤滑剤の量よりも、磁気ヘッド・スライダー２によって容易に掻き取られる量の方が多かったためであると考えられる。また、試料８では１０００ｈで比較例４より潤滑膜厚の減少が少ないものの、試料６，７と比較して潤滑膜厚の減少量が２倍以上であり潤滑剤供給の効果が小さい。これに対し試料６，試料７は、潤滑膜厚の減少が1000ｈでも０.２５ｎｍ 以下であり、潤滑剤の供給による効果が大きく磁気ディスク装置として信頼性に優れると言える。また、比較例４，５では磁気ヘッド・スライダー２の摺動面に汚れが付着していたのに対し、試料６，７では磁気ヘッド・スライダー２の摺動面に汚れの付着は見られなかった。

以上の結果より、分子量が１０００以上であって分子量４０００以下の成分を４０％以上含む潤滑剤（パーフロロポリエーテル）であれば、潤滑剤の安定供給が可能であり、かつ摺動耐力に優れ、正常な動作を維持できる信頼性に優れる磁気ディスク装置を得ることができる。

（実施例６）
実施例６では、サスペンション１５に試料６〜８および比較例２のパーフロロポリエーテルを滴下し、実施例３と同様にランダムシーク試験を行い、装置可動時間に対する潤滑膜厚の変化を測定し、また１０００ｈ終了後の磁気ヘッド・スライダー２の浮上面に付着した汚れを光学顕微鏡で観察した。

磁気ディスク装置は実施例４と同じ図７の装置を使用した。磁気ディスク４の表面には、構造式１のパーフロロポリエーテルで数平均分子量３０００の潤滑剤を膜厚２ｎｍで塗布した。ディスク表面以外の潤滑剤供給源として、サスペンション１５の磁気ディスク４と対向する面で磁気ヘッド・スライダー２から１０mmの箇所に、実施例３で用いた試料６〜８と比較例２のパーフロロポリエーテルを１.０ μリットル滴下した。比較例２のパーフロロポリエーテルを滴下したものを比較例６とする。

図１１に装置可動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す。潤滑剤供給無しの場合（比較例３）では、１０００ｈで潤滑膜厚が０.８ｎｍ 程度にまで減少している。また、試料８では１０００ｈで比較例３より潤滑膜厚の減少が小さいものの、試料６，７と比較して潤滑膜厚の減少が２倍以上であり潤滑剤供給の効果が小さい。これに対し試料６，試料７は、潤滑膜厚の減少量が１０００ｈ経過後でも０.３ｎｍ 以下であり、潤滑剤の供給による効果が大きく磁気ディスク装置としての信頼性に優れると言える。

なお、比較例３と比較例６では磁気ヘッド・スライダー２の浮上面に汚れが付着していたのに対し、試料６，７，８では磁気ヘッド・スライダー２の浮上面に汚れの付着は見られなかった。

以上の結果から、分子量４０００以下の成分を、より望ましくは分子量が１０００以上であって４０００以下の成分を、４０％以上含むパーフロロポリエーテルを用いることにより、フィルター８から潤滑剤が熱と気流によって供給されるため、磁気ディスク４表面の潤滑膜厚の減少を大幅に低減することができる。

さらに、極性基を有する潤滑剤（パーフロロポリエーテル）を供給すれば磁気ヘッド・スライダー２の浮上面への汚れの付着も防止でき、信頼性に優れる磁気ディスク装置を得ることができる。

（実施例７）
試料６の潤滑剤を磁気ディスク４と対向するサスペンション表面上で磁気ヘッド・スライダー２のヘッド素子部から８mm（試料１２）,１５mm（試料１３）,２０mm（試料１４）の箇所にそれぞれ１.０ μリットル滴下した。これらの磁気ヘッド・スライダー２を磁気ディスク装置１４に装着し実施例４と同条件で試験を実施した。

図１２に装置可動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す。磁気ヘッド・スライダー２のヘッド素子部から３０mmの個所に試料６の潤滑剤を滴下した比較例７では潤滑膜厚の減少が多く、潤滑剤を十分に供給できないのに対し、実施例７では潤滑膜厚の減少が少ない。一方、磁気ヘッド・スライダー２のヘッド素子部から３.０mm の個所に試料６の潤滑剤を滴下した比較例８では、潤滑膜厚の減少は殆ど見られない。しかし、１０００ｈの試験終了後に磁気ヘッド・スライダー２の摺動面を観察した結果、磁気ヘッド・スライダー２のヘッド素子部側の摺動面に汚れの付着が確認された。また、比較例７でも異物の付着が確認された。これに対し、試料１２，１３，１４では汚れの付着は少なく、特に試料１２，
１３では汚れの付着は全く観察されなかった。比較例８で観察された摺動面の汚れの付着は、潤滑剤を滴下する位置が素子部に近すぎるために潤滑剤がヘッド素子部に滲んだためである。また、ヘッド素子部から３０mmの個所に試料６の潤滑剤を滴下した比較例７では潤滑剤を滴下する位置が素子部に遠すぎるめに潤滑剤を十分に供給するための気流の力が弱いためと考えられる。

以上の結果から潤滑剤を滴下するサスペンションの表面はヘッド素子部から５.０mm 以上２５mm以下程度が望ましい。

（実施例８）
図１３に磁気ディスク装置１７の上面模式図及び側面模式図を示す。磁気ディスク装置１７は７６.２mm(３.０インチ)の磁気ディスク１８，筐体１０，スピンドルモーター９，アクチュエーター１２，磁気ヘッド・スライダー２，制御回路１３を備える。この磁気ディスク装置１７は、磁気ディスク装置１４と同様にLoad／Unload機構を有する。磁気ディスク装置１７は、磁気ディスク１８を５枚装着しており、装置内部の容積は１２０ｍｌである。磁気ディスク１８には構造式１のパーフロロポリエーテル(数平均分子量６０００)からなる潤滑膜２ｎｍを形成した。

試料６と下記構造式の潤滑剤（分子量４０００）をフッ素系溶媒（ＨＦＥ７１００）に４０ｗｔ％溶解させた溶液２.５μリットル（パーフロロポリエーテル１.０μリットル含有）作製し、フィルター８に含浸させた。

上記構造式の潤滑剤を含浸させたものを比較例９とする。これらのフィルター８を磁気ディスク装置１７に装着し、ディスク回転数１００００rpm でランダムシーク試験を1000ｈまで行った。また、比較例１０として潤滑剤を供給しない場合も同様に試験した。

図１４に装置可動時間に対する膜厚の変化を示す。１０００ｈでの膜厚の減少は試料６では約０.２２ｎｍ、比較例９では約０.４６ｎｍである。これに対し、潤滑剤を供給しない比較例１０では１０００ｈでの膜厚の減少が約１.３５ｎｍ であった。試料６並びに比較例９では潤滑剤の供給により膜厚の減少が大幅に低減される。

また、１０００ｈ終了後の磁気ヘッド・スライダー２の摺動面を観察した結果、図９の結果と同様、比較例９と潤滑剤供給無しの比較例１０では摺動面に汚れが付着したのに対し、試料６では磁気ヘッド・スライダー２の浮上面に汚れの付着は見られなかった。

以上の結果より３.０ インチ対応の磁気ディスク装置においても潤滑剤（パーフロロポリエーテル）の供給により膜厚減少の低減効果が発現する。さらに試料６のような極性基を有する潤滑剤（パーフロロポリエーテル）を供給すれば磁気ヘッド・スライダー２の浮上面への汚れの付着も防止でき、信頼性に優れる磁気ディスク装置を得ることができる。

（実施例９）
実施例９では、フィルター８に滴下する試料６のパーフロロポリエーテルの量を変えた場合の装置稼動時間に対する潤滑膜厚の変化を測定した。また、１０００ｈ終了後の磁気ヘッド・スライダー２の浮上面に付着した汚れをも比較した。

試験は、実施例４と同じ図７の装置を使用し、ランダムシーク試験を行った。

磁気ディスク４の表面には、構造式１のパーフロロポリエーテルで数平均分子量3000の潤滑剤を膜厚２ｎｍで塗布した。フィルター８に滴下する試料６のパーフロロポリエーテルの量は以下の通りである。

０.１μリットル（パーフロロポリエーテル０.０４μリットル含有）
０.２５μリットル（パーフロロポリエーテル０.１μリットル含有）
０.３７５μリットル（パーフロロポリエーテル０.１５μリットル含有）
０.７μリットル（パーフロロポリエーテル０.２８μリットル含有）
１.２５μリットル（パーフロロポリエーテル０.５μリットル含有）
２.５μリットル（パーフロロポリエーテル１.０μリットル含有）
図１５に装置可動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す。潤滑剤供給無しの場合（比較例３）では、１０００ｈで潤滑膜厚が０.７ｎｍ 程度にまで減少している。これに対し、パーフロロポリエーテルを０.１５ μリットル以上含有すれば膜厚の減少を低減することができ、さらに０.５μリットル以上含有すれば膜厚の減少を０.３ｎｍ以下に抑えること即ち、膜厚の減少を大幅に抑制することができる。なお、含浸する潤滑剤の量は装置容積や搭載する磁気ディスクの枚数によって調整することは有用であり、この際、装置筐体の構造によって気流の流れ等を考慮することも有用であろう。

図１６に磁気ヘッド・スライダー２の浮上面への汚れ付着を観察した結果を示す。図９にも示したとおり、比較例３（潤滑剤供給無し）の磁気ヘッド・スライダー２の浮上面には多量の汚れが付着していた。また、パーフロロポリエーテル０.１ μリットル含有では比較例３(潤滑剤供給無し)よりは少ないものの、磁気ヘッド・スライダー２の浮上面に若干の汚れが付着しているのが確認された。これに対し、パーフロロポリエーテル０.１５ μリットル含有と０.５ μリットル含有では汚れの付着は見られなかった。

以上の結果から、装置内の様様な部品から発生する微量なガスやミスト等の要因による多少の変動はありうるが、フィルター８に滴下する試料６のパーフロロポリエーテルの量が０.１５ μリットル以上であるときは磁気ヘッド・スライダー２の浮上面への汚れ付着を防止でき、さらに、０.５ μリットル以上であれば潤滑膜厚の減少の大幅な抑制という効果をも得ることができる。

（実施例１０）
実施例１０では磁気ディスク装置の動作方式に対する潤滑剤供給の効果を検証した。実施例１０では、アルミ基板表面上にＮｉＰ膜，Ｃｒ膜からなる下地膜，ＣｏＣｒＴａＰｔの磁性層，カーボン保護膜を順に形成した磁気ディスクを使用した。なお、ＮｉＰ膜にはレーザーにより半径１０mm〜２０mmの範囲にバンプ状の突起を形成しているため、カーボン保護膜表面にも同じ半径位置にバンプ状の突起が帯状（レーザーゾーン）に形成されている。通常この様な形態の磁気ディスクはＣＳＳ（Contact Start Stop）方式の磁気ディスク装置で使用される。なお、カーボン保護膜表面には、構造式１のパーフロロポリエーテル（数平均分子量３０００）からなる潤滑膜２ｎｍを形成した。まず、上記磁気ディスクを図１の試験装置に装着し、実施例２と同様に１２０ｈまでランダムシーク試験を行った。シークはレーザーゾーン以外の平滑な面で行った。フィルター８には、試料２のパーフロロポリエーテルをフッ素系溶媒（ＨＦＥ７１００）に４０ｗｔ％溶解させた溶液を、マイクロピペットにより２０μリットル滴下している。１２０ｈのランダムシーク試験後、磁気ディスクの回転を停止すると同時に、レーザーゾーン上に磁気ヘッド・スライダー２を退避させ、接触状態で２４ｈ放置した。２４ｈ放置後に磁気ディスクを再度回転させ、その際に発生するスティクションと１２０ｈシークした磁気ディスク表面の潤滑膜厚を測定した。

潤滑膜厚の測定では、初期の膜厚に対して膜厚の減少が約０.６ｎｍ であり、実施例２の試料２とほぼ同程度の結果が得られた。つまり、潤滑剤供給により膜厚の減少が大幅に軽減されることがわかった。しかし、スティクションは７.８ｇｆ となり、非常に高い値を示した。即ち、ＣＳＳ方式では潤滑剤を供給すると磁気ディスクと磁気ヘッド・スライダー間での吸着が発生し易くなる。このため、ＣＳＳ方式において潤滑剤を供給して膜厚減少を防止する効果を得るには、吸着の防止として磁気ヘッド・スライダーの浮上面に突起を形成する等の対策が必要となる。これに対し、磁気ヘッド・スライダーが磁気ディスク停止時には、必ず磁気ディスクの外周側の面外に退避するロード／アンロード方式では、磁気ディスクと磁気ヘッド・スライダー間での吸着は考慮する必要が無く、潤滑剤供給において有利と言える。

なお、上記した各実施例は、潤滑剤の供給源として、潤滑剤を含浸させたフィルター８を用いたが、液垂れを起こさずに潤滑剤を保持でき、磁気ディスク装置内の温度と気流によって潤滑剤が容易に移動できるような手段に潤滑剤を含浸させてもよい。例えば、ガス吸着フィルター，ウィック材，不織布，紙などを用いることができる。また、サスペンションへの塗布や含浸させる潤滑剤の量は、装置容積に応じて変えることにより同様の効果が得ることができる。例えば、直径４５.７２mm（１.８インチ），３３.０２mm（１.３インチ），２５.４mm（１.０インチ）等のより小径の磁気ディスクを搭載した小形磁気ディスク装置においても十分に対応可能である。

実施例１の試験装置の上面模式図と側面模式図である。 パーフロロポリエーテルを８領域に分子量分画した結果を示す図である。 実施例１のランダムシーク試験の時間に対する潤滑膜厚変化を示す図である。 実施例１で実施した潤滑剤の分子量と摺動特性との関係を評価した結果である。 実施例２のランダムシーク試験の時間に対する潤滑膜厚変化を示す図である。 実施例３の潤滑剤の分子構造と潤滑剤供給量との関係を示す図である。 実施例４の磁気ディスク装置１４の上面模式図と側面模式図である。 実施例４の装置可動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す図である。 実施例４の装置評価試験（図８）１０００ｈ後の磁気ヘッド・スライダー２の浮上面を写真撮影した図である。 実施例５及び比較例４，５の装置稼動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す図である。 実施例６及び比較例６の装置稼動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す図である。 施例７及び比較例７，８の装置稼動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す図である。 実施例８の磁気ディスク装置１７の上面模式図と側面模式図である。 実施例８及び比較例９の装置稼動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す図である。 実施例９及び比較例３の装置稼動時間に対する潤滑膜厚の変化を示す図である。 実施例９の装置評価試験（図１５）１０００ｈ後の磁気ヘッド・スライダー２の浮上面を写真撮影した図である。

符号の説明

１…試験装置、２…磁気ヘッド・スライダー、３…アーム、４…磁気ディスク、５…カバー、６…コードヒーター、７…バーヒータ、８…フィルター、９…スピンドルモーター、１０…筐体、１１…ランプ、１２…アクチュエーター、１３…制御回路、１４，１７…磁気ディスク装置、１５…サスペンション、１６…潤滑剤滴下位置、１８…磁気ディスク（３インチ）。

Claims (4)

1. 磁気ディスクと、前記磁気ディスクを回転させるスピンドルモーターと、磁気ディスクにデータを記録するもしくは再生する磁気ヘッド・スライダーと、筐体と、を有する磁気ディスク装置の潤滑剤供給方法であって、
   前記磁気ディスクに予め潤滑剤を塗布し、数平均分子量が１０００以上４０００以下の成分が全体に対して４０％以上含む下記構造式１〜５のパーフロロポリエーテルのうちの少なくとも１つの潤滑剤を含浸させたフィルターを、前記筐体内の前記磁気ディスクの外周側の面外に設け、前記フィルタに含浸された前記潤滑剤のうち該フィルタから蒸発した潤滑剤を、前記磁気ディスクを回転させて生じる気流により前記磁気ディスクに供給することを特徴とする潤滑剤供給方法。
   

   
2. 請求項１において、前記予め塗布する潤滑剤は、構造式１または下記構造式７のパーフロロポリエーテルの少なくともいずれかを含むことを特徴とする潤滑剤供給方法。
   

   
3. 潤滑剤としてパーフロロポリエーテルを塗布された磁気ディスクと、前記磁気ディスクを回転させるスピンドルモーターと、磁気ディスクにデータを記録するもしくは再生する磁気ヘッド・スライダーと、筐体と、を有する磁気ディスク装置であって、
   前記磁気ディスク装置は、前記磁気ディスクが回転している場合には前記ヘッド・スライダーが該磁気ディスクの面上にあるように、該磁気ディスクが停止している場合には前記ヘッド・スライダーが前記磁気ディスクの面外に退避するように、前記ヘッド・スライダーを制御する制御回路部と、前記磁気ディスクの表面に潤滑剤を気流によって供給する潤滑剤供給手段と、を有し、
   前記潤滑剤供給手段として、前記磁気ディスク装置内の前記磁気ディスクの外周側の面外に、数平均分子量が１０００以上４０００以下の成分が全体に対して４０％以上含む下記構造式１〜５のパーフロロポリエーテルのうちの少なくとも１つの潤滑剤を含浸させたフィルターが設けられていることを特徴とする磁気ディスク装置。
   

   
4. 磁気ディスクと、前記磁気ディスクを回転させるスピンドルモーターと、磁気ディスクにデータを記録するもしくは再生する磁気ヘッド・スライダーと、筐体と、を有する磁気ディスク装置であって、
   前記磁気ディスク装置は、前記磁気ディスクが回転している場合には前記ヘッド・スライダーが該磁気ディスクの面上にあるように、該磁気ディスクが停止している場合には前記ヘッド・スライダーが前記磁気ディスクの面外に退避するように、前記ヘッド・スライダーを制御する制御回路部と、前記磁気ディスクの表面に潤滑剤を気流によって供給する潤滑剤供給手段と、を有し、
   前記磁気ディスクは下記構造式１または下記構造式７のパーフロロポリエーテルの少なくともいずれかの潤滑剤を塗布されており、
   前記潤滑剤供給手段として、前記磁気ディスク装置内の前記磁気ディスクの外周側の面外に、数平均分子量が１０００以上４０００以下の成分が全体に対して４０％以上含む下記構造式１〜５のパーフロロポリエーテルのうちの少なくとも１つの潤滑剤を含浸させたフィルターが設けられていることを特徴とする磁気ディスク装置。
   

   

   

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