JPH04291080A - 磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータシステムの外部記憶
装置として、磁気記録装置、特に磁気ディスク装置の重
要度は益々高まり、また、その記録密度は年々著しい向
上が図られている。この磁気ディスク装置は、磁気記録
媒体、記録再生磁気ヘッド（以下、単にヘッドと称する
）、これらの駆動装置、及びこれら制御系を主たる構成
要素としている。

【０００３】このような磁気ディスク装置の磁気記録媒
体は、磁性粉とバインダを混練した磁性塗料を基板上に
塗布した塗布型磁気記録媒体、もしくは、磁性層にスパ
ッタ法等で形成した連続した薄膜を用いる薄膜磁気記録
媒体が用いられている。近年は、塗布型磁気記録媒体か
ら、より記録密度の向上する薄膜磁気記録媒体に移り変
わりつつある。この薄膜磁気記録媒体（以下、単にディ
スクと称する）の一般的な構造は次の様である。

【０００４】基板は通常アルミニウム合金円板と、その
上に形成された下地層よりなる。基板としてアルミニウ
ム合金の代りにガラス等硬度の高い円板材料を用いるこ
とも可能であり、その場合には、下地層が省略されるこ
ともある。基板の上には磁性層が形成されるが、この両
者の間には、密着性向上や磁性層の特性向上を目的とし
て中間層が形成される場合もある。磁性層の上には保護
膜、さらに、必要に応じて潤滑剤層が形成されて、ディ
スクが構成される。

【０００５】一方、ヘッドは、特殊な形状の摺動子（以
下、スライダと称する）に記録再生用のコイル等を取り
付けたものである。このヘッドはディスクが回転してい
る状態では、回転によってもたらされる空気流とヘッド
との相互作用で、ディスク面よりわずかに浮上している
。これによって、摩耗のほとんど無い状態で、ディスク
への情報の読み書きができる。

【０００６】ヘッドをディスク回転時の浮上状態にする
方法は、コンタクトスタ−トストップ方式（以下、ＣＳ
Ｓ方式と称する）、もしくは、ロード／アンロード方式
（以下、Ｌ／ＵＬ方式と称する）が用いられている。

【０００７】ＣＳＳ方式では、装置の停止状態では、ヘ
ッドはディスクと接触している。起動によりディスクが
回転し始めると、ヘッドはディスク上を摺動する。回転
速度が一定値に達すると空気流による浮力でヘッドが浮
上する。また、停止に際しては、起動時と同様、回転速
度が一定値以下になるとヘッドがディスクに接触し始め
、両者が接触した状態で停止に至る。本方式の長所は、
ヘッド周りに余分な機構が一切必要無いことにある。一
方、問題点は、起動，停止時のディスク−ヘッドの摺動
で、摩耗が起こることである。

【０００８】Ｌ／ＵＬ方式では、装置の停止状態では、
ディスク−ヘッドは非接触状態にある。起動によりディ
スクが回転し始め、所定回転速度に至った時点で何らか
の機構によりヘッドを徐々にディスクに接近させ、所定
のヘッド−ディスク距離を得るものである。本方式は、
起動、停止時の両者の接触がなく、摩耗条件が大幅に緩
和される。しかし、ヘッドをディスク上になめらかに移
動させるための機構が必要である。さらに、ディスクの
高速回転時にヘッドを移動させるため、ヘッドの揺らぎ
等により両者が接触し、瞬間的により厳しい摩耗、破壊
が起こる可能性がある。

【０００９】さて、磁気ディスク装置で、記録密度を上
げるには、狭い面積により多くの情報を書き込むことが
必要である。そのため、磁性層の保持力を上げ、磁性層
を薄くすると同時に、ヘッド−ディスク間の距離をより
短くすることが必要である。しかし両者の距離を小さく
すると両者間の摩耗が飛躍的に増大する。従って、いか
にしてこの摩耗を押さえつつ、ヘッドをディスクに接近
させるかが、記録密度向上のためのキーテクノロジの一
つである。

【００１０】前述のように、磁気ディスクの磁性膜上に
は、厚さ１０〜４０ｎｍの保護膜層、及び数ｎｍの潤滑
剤層が形成されている。保護膜は多くの場合カーボンが
用いられるが、例えば、ジルコニア等の金属酸化物や、
あるいは窒化物、炭化物等を用いることも可能である。 また、潤滑剤は、例えば、分子量数千の、末端に極性の
官能基をもつポリフルオルアルキルエーテル系の液体潤
滑剤などが用いられる。このような潤滑剤は、ディスク
保護膜上の吸着活性なサイトに末端の官能基を介して吸
着していると考えられる。この保護膜及び潤滑剤により
、ディスクはその耐摺動性を維持している。

【００１１】この磁気ディスク装置が長期間にわたって
耐摺動性を維持するには、摺動現象による潤滑剤の損耗
を上回る量の潤滑剤があり、潤滑剤の欠乏をおこさない
ことが必要である。このための方法は、例えば、塗布型
の磁気ディスクでは、ディスクの保護膜上に空孔を作り
、損耗による減少をカバーするだけの余剰の潤滑剤をあ
らかじめディスク上に保持させる方法（特開昭５５−１
１７７４０号公報）等が提案されている。しかし、この
方法により余剰の潤滑剤をあらかじめディスク上に保持
させることは、スパッタ磁気ディスクにおいて、保護膜
の厚さをより一層薄くする場合に適用が難しい。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク装置で、
記録密度を向上させるためには、駆動中のヘッド−ディ
スク間の間隔をできるかぎり小さくすることが好ましい
。しかし、そのために保護膜の厚さを薄く、かつヘッド
の浮上量を小さくすると、潤滑剤の枯渇が起こりやすく
なり、ひいては、ディスクの摩耗、破壊が起こりやすく
なる。

【００１３】本発明の目的は、このような摩耗に伴うデ
ィスクの破壊を低減させることにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁気ディスク
装置のディスク収納部の気相中に潤滑性の低分子の化合
物を存在させるものである。以下、これを気相潤滑剤と
称する。ディスク表面は通常潤滑剤に覆われているが、
このように、ヘッドとの接触によりその一部が剥落する
。この時、気相よりディスク上の潤滑剤に覆われない部
分に吸着し、すみやかに潤滑性を回復させることが、本
気相潤滑剤の目的である。

【００１５】このような気相潤滑剤は、磁気ディスク装
置の使用状態で、一定以上の蒸気圧をもち、また、ディ
スク上に吸着されやすいものが好ましい。例えば、ＣＳ
Ｓ方式ではヘッドの浮上開始時のディスクの回転速度は
通常１０００ｒｐｍ　以下である。このときディスク一
回転に要する時間は６０ｍｓｅｃ　である。この間に潤
滑剤のはぎ取られた部分の少なくとも一部が再度気相潤
滑剤に覆われることが望ましい。このためには、潤滑剤
の気相濃度として、１ｍＴｏｒｒ以上の分圧をもつこと
が好ましい。 また、保護膜上に吸着するには、気相潤滑剤は極性の官
能基を持っていることが好ましい。このような官能基は
、エーテル基、カルボニル基、水酸基等がある。しかし
、実質的に吸着されるものならば、特にこれらに限定さ
れない。さらに、安全性の観点から、不燃性であること
がより好ましい。また、化学的に安定であり、装置を腐
食させないことが必要である。このような材料には、例
えば、Ｃ２Ｆ５ＯＣ２Ｆ４ＯＣ２Ｆ５等の有機フッ素化
合物などがあるが、本発明は必ずしもこれらに限定され
ない。

【００１６】磁気ディスク装置は少なくとも五ないし十
年の装置寿命が必要であり、この間、気相潤滑剤を装置
内に維持することが必要である。これはディスク収納部
を密閉、または、半密閉構造とし、一定量の気相潤滑剤
を何らかの保持体に液相として保持させることで容易に
可能となる。保持体は、小孔の開いた容器でも良いし、
ブロック状、シート状の繊維や多孔質体でもよい。ある
いは液相として保持するのではなく、不揮発性の添加物
と混合したペースト状としてもよい。さらには、モレキ
ュラシーブ等に吸着させた状態で保持してもよい。保持
体、保持量、気体潤滑剤の蒸気圧等は装置の密閉度や装
置寿命等を考慮して設計すべきものである。

【００１７】図１に本気相潤滑剤の保持体を配した磁気
ディスク装置の一例の平面図を示した。通常の磁気ディ
スク装置の一隅に気相潤滑剤の保持体を配したものであ
る。本発明はディスク収納部の密閉性を向上させ、かつ
、気相潤滑剤を含有する保持体を設置することにより、
容易に実現可能である。更に、本方法は、ヘッド−ディ
スク対のみを筐体に入れ、駆動装置より取外しを可能と
するような構成でも適用可能である。

【００１８】

【作用】磁気記録媒体の収納部気相中に潤滑性を極性の
有機物を存在させ、保護膜上の潤滑剤がヘッドの摺動に
より脱離した際、すみやかに気相中よりこれを供給する
ことにより、ヘッド、ディスク間の潤滑性を維持し、こ
れによって磁気ディスク装置の耐摩耗性を向上させるこ
とができる。

【００１９】

【実施例】〈実施例１〉発明者らは、先ず、ディスクの
摩耗、破壊のメカニズムについて検討した。

【００２０】最初に、ヘッドがディスク上を摺動する場
合の現象を考察した。ヘッド表面は極めて平滑な研磨面
であり、一方、ディスク表面にはヘッドとの粘着防止の
ために一定粗さの凹凸が形成されている。通常、これを
テクスチャと称する。両者の接触状態では、実際にはご
く微小なディスクのテクスチャ突起部のみが潤滑剤を介
してヘッドと接触している。ヘッドがディスク上を摺動
すると、この真の接触部には大きな応力がかかり、また
、温度が数百℃まで上昇すると考えられている。従って
、ヘッドの摺動で、潤滑剤は、機械的な作用により剥ぎ
取られるか、あるいは、その時の摩擦による温度上昇で
分解することが起こる。

【００２１】このディスク上の潤滑剤が剥落した場合、
ヘッドとディスクの直接接触がおこる。この直接接触す
る状態は、両者間の相互作用、すなわち、摩擦力が大幅
に増大する。この摩擦力の増大が、ディスクの摩耗をさ
らに加速する。

【００２２】また、潤滑剤が剥ぎ取られ、ディスク表面
に潤滑剤に覆われない部分が露出すると、ここに、装置
内部の有害不純物ガス、例えば、シリコン系接着剤より
発生したシロキサン等の化合物が吸着し、これが化学反
応してヘッド汚れの原因となることも考えられる。この
ヘッド汚れはヘッドの浮上安定性の低下をもたらすのみ
ならず、ディスクの破壊の原因ともなる。以上の点から
、潤滑剤の欠乏を防ぐことは、磁気ディスク装置にとっ
て極めて重要である。

【００２３】さらに、発明者らは磁気ディスク装置の繰
返しＣＳＳ試験を行ない、次第にヘッド−ディスク間の
摩擦力が増大すること、及び摺動部での潤滑剤量が徐々
に減少すること、さらに試験を継続すると、ディスクが
破壊に至ることを確認した。 〈実施例２〉図１に示したような磁気ディスク装置を試
作した。ここで、ディスク１は、外径５．２５　インチ
のアルミニウム合金円板上に厚さ１０μｍのＮｉ−Ｐ下
地膜層、厚さ０．４μｍのＣｒ膜中間層、厚さ５０ｎｍ
のＣｏ０．５５Ｎｉ０．４Ｃｒ０．０５合金磁性層、厚
さ３０ｎｍのカーボン保護膜、及び厚さ５ｎｍのパーフ
ルオロアルキルエーテル系潤滑剤層を形成したものを使
用した。また、ヘッド２は、Ａｌ２Ｏ３とＴｉＣの焼結
体よりなるスライダの末端に薄膜プロセスによりコイル
部を作成したものを使用した。本装置の定格回転数は４
５００ｒｐｍで、起動から約２０秒で定格回転数に達す
る。また、ヘッド２の荷重は１０ｇ、定格回転数におけ
るヘッド２の浮上量は０．１２μｍである。さらに、本
装置はディスク回転用のモータ、ヘッドシーク用のボイ
スコイル、装置制御用の電気回路等をもつ。本装置では
、使用するディスク１は一枚のみとし、また、試験面は
上面一面のみとした。

【００２４】本装置のディスク１、ヘッド２等を収納す
る筐体はゴムパッキンにより密閉されている。この筐体
内部に、大きさ１０ｍｍ×１０ｍｍ×２０ｍｍの合成樹
脂繊よりなる保持体３に気相潤滑剤としてＣ２Ｆ５ＯＣ
２Ｆ４ＯＣ２Ｆ５を約０．５ｇ含浸させたものを置いた
。

【００２５】磁気記録装置の摺動信頼性を、ＣＳＳ試験
を繰り返すことにより評価した。図２（ａ）に、本装置
でのＣＳＳ繰返し回数に対するヘッド摩擦力の変化を示
した。一万五千回の繰返し試験後の摩擦力は約７．５ｇ
であった。

【００２６】一方、比較例１として、上記の装置と同様
の構成で、気相潤滑剤含浸物を置かない磁気ディスク装
置を試作した。本装置でのＣＳＳ繰返し試験でのヘッド
の摩擦力の変化は、図２（ｂ）のようであり、一万五千
回後の摩擦力は１５ｇに達した。

【００２７】この結果より、気相潤滑剤を置くことによ
り、ディスクの摩耗の低減を図りうることが明らかにな
った。また、これらの場合の、試験後のヘッドのスライ
ダ面を顕微鏡で観察したところ、比較例１ではわずかに
付着物が観察されたのに対し、実施例ではほとんど付着
物は認められなかった。

【００２８】さらに、他種のスライダとして、Ｍｎ−Ｚ
ｎ−フェライト製、及び、ＺｒＯ２を主成分とする複合
セラミクス製スライダを用いた場合について、同様にＣ
ＳＳ試験を行なったが、いずれの場合も気相潤滑剤を用
いたものの方が、用いないものに比べて耐摺動性に優れ
ていた。

【００２９】〈実施例３〉実施例２と同様の構成の磁気
ディスク装置を作製した。但し気相潤滑剤を含浸させた
保持体はおかず、代わりに筐体内を飽和蒸気圧のＣ２Ｆ
５ＯＣ２Ｆ４ＯＣ２Ｆ５を含む一気圧の空気で満たした
。

【００３０】本装置のディスク−ヘッド間の摩擦力のＣ
ＳＳ試験による変化を測定したところ、実施例２の値と
ほぼ同等であった。

【００３１】〈実施例４〉実施例２とほぼ同様の構成で
あるが、ディスクの保護膜層としてカーボンに代わり、
厚さ約３０ｎｍのＺｒＯ２を用いた磁気ディスク装置を
試作した。実施例２と同様のＣＳＳ繰返し試験を行った
ところ、その摩擦力の変化は、図２（ｃ）に示すようで
あった。

【００３２】〈実施例５〉実施例２に示したディスクを
用い、起動、停止時にヘッドの上げ下しをできる機構を
設けた磁気ディスク装置を作製した。本装置では、ディ
スクが回転していない時にはヘッドがディスク面より約
０．５ｍｍ持ち上げられており、起動後ディスクが定常
回転に至とヘッドは約０．１ｍｍ／ｓ　の速度で下降し
てディスク面に達する。また、停止操作時には、先ず、
同じ速度でヘッドがディスク面より持ち上げられ、この
後、ディスクの回転を停止させるものである。装置の他
の部分、すなわち、ヘッドの材質、荷重、駆動装置、信
号処理装置等は装置１と同様である。また、装置筐体内
に気相潤滑剤を含浸させた保持体を置いた。

【００３３】そこで本装置を用いて、高速回転時のヘッ
ドの上げ下し試験を行った。上げ下しの繰返し数が一万
回の時点ではディスクの変化はほとんどみられなかった
が、三万回の繰返しでは、摺動すると考えられる部分に
傷が認められた。

【００３４】比較例２として、実施例４と同様の構成で
、但し、気相潤滑剤を置かない磁気ディスク装置を製作
した。本装置でのヘッドの上げ下し試験を行ったところ
、一万回の繰返し後に傷が認められた。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、磁気ディスク装置のデ
ィスク収納部気相中に有機化合物を存在させることによ
り、ディスクとヘッドとの摺動による潤滑剤の損耗を有
機化合物の吸着で補給できる。これによってディスクと
ヘッドとの直接接触を防ぐことができるため、ディスク
の耐摺動性を大幅に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す、磁気ディスク装置の
平面図である。

【図２】磁気ディスク装置のＣＳＳ繰返し試験時の摩擦
力の変化を示した説明図である。

【符号の説明】

１…ディスク、２…ヘッド、３…気体潤滑剤保持体。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁気記録媒体、媒体上の信号を記録再生す
   るヘッド、これらを駆動する駆動装置、及びこれらを制
   御する制御系を主たる構成要素とする磁気ディスク装置
   において、前記磁気記録媒体の収納部気相中に、気体状
   の有機化合物を常温下で１ｍＴｏｒｒ以上の分圧で存在
   させることを特徴とする磁気ディスク装置。
2. 【請求項２】請求項１において前記有機化合物がフッ素
   を含有する磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】請求項１または２において前記有機化合物
   が、酸素を含有する有機化合物である磁気ディスク装置
   。
4. 【請求項４】請求項１，２または３において、前記磁気
   記録媒体上の保護膜がカーボン、もしくはこれを主体と
   する材料よりなる磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】請求項１，２，３または４において、前記
   磁気記録媒体上の保護膜が金属酸化物よりなる磁気ディ
   スク装置。
6. 【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
   前記磁気ディスク装置内に、前記有機化合物を含浸、ま
   たは収納した保持体を置いた磁気ディスク装置。
7. 【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
   て、前記磁気ディスク装置が気密性をもつ磁気ディスク
   装置。
8. 【請求項８】前記磁気ディスク装置が、磁気記録媒体、
   及び媒体上の信号を記録再生するヘッドを筐体中におさ
   め、これらが駆動装置等より取外し可能な磁気ディスク
   装置であり、前記筐体内に気体状の有機化合物を常温下
   で１ｍＴｏｒｒ以上の分圧で存在させることを特徴とす
   る磁気ディスク装置。
9. 【請求項９】請求項８において、前記磁気記録媒体が収
   納筐体内の気相中の有機化合物を吸着している磁気記録
   装置。