JPH05166341A

JPH05166341A - 磁気ディスク装置

Info

Publication number: JPH05166341A
Application number: JP33473091A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sugimoto; 博幸杉本; Kenichi Gomi; 憲一五味; Hideaki Tanaka; 秀明田中; Shoichi Sawahata; 昇一沢畠
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-12-18
Filing date: 1991-12-18
Publication date: 1993-07-02

Abstract

(57)【要約】【目的】高密度記録に最適な磁気記録装置を提供するこ
とにある。【構成】磁気ディスク装置内部の圧力を１Torrから２０
０Torrの間に設定し、かつ、装置内部に、ディスク面に
吸着されて潤滑性を与える気体成分を導入する。【効果】ヘッドがディスク面に接触した状態で安定して
摺動させ、かつ、その時の摩耗量を十分に低く押さえる
ことが可能となり、その結果、高記録密度の磁気記録装
置が実現可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気デイスク（ハードディスク）装置
(以下、単に磁気ディスク装置と称する)はコンピュータ
システムの外部記憶装置の一つ重要な位置を占めてお
り、その記録密度は年々大幅な向上が図られている。

【０００３】この磁気デイスク装置は、円板状の基板に
磁性層を形成した記録媒体（以下、単にディスクと称す
る)，ディスク駆動機構，特殊な形状の摺動子(以下、ス
ライダと称する）に記録再生素子等を搭載した磁気ヘッ
ド，磁気ヘッドの駆動機構、これらの駆動機構や信号の
制御回路などを、主たる構成要素としている。現在磁気
ディスク装置としては、いわゆるウィンチェスタ型と呼
ばれるものが主に用いられている。以下、装置の典型的
な構成を述べる。

【０００４】ディスクは、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媒体と、記録層とし
て連続した磁性薄膜を形成した薄膜磁気記録媒体がある
が、近年は薄膜磁気記録媒体に移行する傾向にある。一
般的な構造は次の様である。基板はアルミニウム合金円
板と、その上に形成された、例えば、ＮｉＰなどの下地
層、及びＣｒ等よりなる中間層よりなる。基板の上に
は、例えば、Ｃｏ合金などよりなる磁性層が形成され
る。さらに、磁性層の大気中の酸素や水分による腐食を
防止するため、およびヘッドとの接触による損傷を防止
するために、磁性層の上にＣ等よりなる保護膜、および
潤滑剤層が形成されている。

【０００５】一方、磁気ヘッドは、一般には二本のレー
ルをもつそり状のスライダに記録再生素子を搭載したも
のが用いられている。この磁気ヘッドは、通常、ジンバ
ルと呼ばれる腕状のバネでディスク面に押しつけられて
いる。

【０００６】磁気ディスク装置は、運転時にディスクを
毎分数千回転といった高速で回転させる。磁気ヘッド
は、定常動作時においてはディスクの回転に伴う空気流
とスライダの形状効果（空気ベアリング効果）でディス
ク面よりわずかに浮上し、これによって非接触状態でデ
ィスクへの情報の読み書きを行っている。この時の浮上
量はスライダの形状設計により制御できるが、通常０.
１乃至０.２μｍ程度である。

【０００７】また、ディスク回転時には空気流により磁
気ヘッドが浮上するが、停止時にはこのような空気流は
存在しない。従って停止時には磁気ヘッドはディスクと
接触しており、起動から定常回転にいたるまでの間、及
び定常回転から停止にいたるまでの間は磁気ヘッドはデ
ィスク面を摺動する。このような起動，停止方式を、コ
ンタクト−スタート／ストップ（ＣＳＳ）方式と称す
る。現在の磁気ディスク装置では、この時のディスクの
摩耗の低減が大きな技術課題の一つとなっている。

【０００８】磁気ヘッド−ディスク間の摩耗を低く押さ
えるためには、ディスク面上の潤滑剤の維持が不可欠で
ある。しかし、例えばＣＳＳ動作において、ヘッドがデ
ィスク面を摺動することで、潤滑剤を一部かき取り、こ
れを繰り返すことで潤滑剤の枯渇が起こる。装置内に潤
滑剤収容部を設け、気相よりの凝縮で潤滑剤を補充する
ことが、例えば特開平3−113788 号に記載されている
が、潤滑剤の蒸気圧は通常１ｍTorr以下であり、その補
充効率は悪い。

【０００９】磁気ディスク装置において、記録密度をい
かにして向上させるかは、大きな技術課題である。その
中で、磁気ヘッド−磁性膜間の間隔は、記録密度を決め
る極めて重要な要素である。このため、磁気ヘッド−デ
ィスク間の間隔の狭隘化を図るとともに、保護膜の厚さ
を薄くすることが検討されている。そのような試みの一
つとして、例えば、スライダの素子搭載部をを可動式に
して、記録再生時にこの部分をディスクとほとんど接触
させる等の方法で接触記録（コンタクトレコーディン
グ）を行う方式等が提案されているシー・イーイーク
スクラントンほか著、「トライボロジーアンド
メカニクスオブマグネティックシステムズ」第７
巻１５８ページ、ソサイエティーオブトライボロジ
スツアンドルブリケーションエンジニアリング
発行、エスティーエルイー特別刊行物エスピー２９号
(C.E.Yeack-Scranton et.al., Tribology and Mechanic
s ofMagnetic Storage Systems, Vol ７.p.１５８, pub
lished by STLE Specialpublication ＳＰ−２９, Soci
ety of Tribologists and LubricationEngineering.)。
しかし、このような方式では精密な加工を要する磁気ヘ
ッドが一層複雑になり、生産性等の点で問題が残る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁気
ヘッド−磁性膜間の間隔をより小さくし、ほとんど、あ
るいは完全に接触させた状態で記録再生を行うことによ
り、記録密度を向上させた磁気記録装置を提供すること
にある。

【００１１】磁気ヘッドをディスクに接触させて記録再
生を行うに際して、磁気ヘッドとディスクの接触下で両
者の摩耗をいかにして防止するかが最大の問題となる。
本装置は長期間にわたり安定動作を保障しなければなら
ず、ディスク表面の極めてわずかな摩耗さえもほとんど
許容されない。この摩耗は、磁気ヘッドの質量を小さく
し、かつ、磁気ヘッドの押しつけ荷重を小さくすること
により、低減することが出来る。さらに、潤滑剤を涸ら
すことなく常に磁気ヘッドとディスクの間に存在させる
ことにより、一層低減することができる。

【００１２】しかし、ディスクを高速で回転させた場
合、回転に伴って空気流が発生し、荷重を軽くした場合
には磁気ヘッドはディスクに安定には接触しない。磁気
ヘッド荷重を増大させれば磁気ヘッドはディスクに安定
に接触するが、この場合ディスクの摩耗が増大する。さ
らに、接触力が大きければディスク上の潤滑剤を排除
し、一層摩耗が進行しやすくなる。本発明はこれらの相
反する課題を同時に解決するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】発明者らは、磁気ヘッド
を軽荷重で安定にディスクに接触させるという課題を、
装置内部を減圧にし、ディスクの回転に伴う空気流を無
くすことによって達成することを考案した。さらに、デ
ィスク表面に吸着されて潤滑性を与える有機物ガスを封
入して絶えずディスク面に供給し、また、必要に応じて
装置内部より酸素を排除することにより、磁気ヘッドと
ディスクがほとんど接触した状態でも長時間にわたり許
容範囲内の摩耗量で動作させうることを見出したもので
ある。

【００１４】先ず、発明者らは、軽荷重でも磁気ヘッド
が浮上せず安定にディスクと接触させうる条件を検討し
た。これは、装置内部の圧力を低くすることにより達成
可能である。このときの装置内部の好ましい圧力は、主
にディスクの表面粗さ，磁気ヘッドの形状，磁気ヘッド
の押しつけ荷重等により決定される。しかも磁気ヘッド
が浮上しない圧力であれば、熱の放散性等の観点から、
圧力は高い方が好ましい。また、磁気ヘッドの形状や荷
重は記録方式やディスクの耐摺動性等の要素によって決
定すべきものである。これらの要素を種々検討した結
果、装置内部の圧力を１Torrから２００Torrの範囲に設
定し、かつヘッドの押しつけ圧力を、磁気ヘッドのスラ
イダ面で、１００ｇｆ／cm²以下にすることで、磁気ヘ
ッドが連続的、もしくは間歇的にディスク面に接触し、
かつ摩耗も低く押さえられることを見出した。

【００１５】さらに、このような低圧の条件で、ディス
ク面に吸着されて潤滑性を付与するような低分子量の気
体を共存させることで、ディスク面に初期に塗布した分
子量の大きな潤滑剤がかき取られた場合にも、このよう
な低分子潤滑剤がかき取られた部分を覆い、潤滑性を維
持できる。この効果は、装置内の残存気体中の少なくと
も１０％がこのような低分子潤滑剤で占められていると
きにとくに有効である。このような低分子潤滑剤は、蒸
気圧が標準条件（２５℃、１気圧）下で１Torr以上の有
機物が好ましく、またフッ素、または塩素を含有するも
のがとくに好ましい。

【００１６】本発明が特に有効性を発揮するのは、磁気
ヘッドとディスク磁性膜との間隔が０.７μｍ以下の場
合、あるいは磁気ヘッドがディスクと常に接触した状態
で磁気ディスク装置を定常運転する場合である。

【００１７】

【作用】磁気ディスク装置内部を減圧にすることにより
ディスクの回転に伴う空気流を低減し、これによって磁
気ヘッドを軽荷重でディスクに接触させて記録再生を行
うことが可能となる。

【００１８】

【実施例】以下本発明を、実施例を示して詳細に説明す
る。

【００１９】〈実施例１〉図１に本実施例で用いた磁気
ディスク装置の概略を示す。１は筐体下部、２は筐体上
部であり、これらは装置組立て後、筐体接合部３で、レ
ーザ溶接により完全に溶着されている。筐体下部１に
は、ガラス製のガス封入口４を設けてあり、装置内を所
定の雰囲気ガスを導入した後封着されている。

【００２０】符号５はスピンドルである。一つのスピン
ドルに図のように複数枚の円板状のディスク６が取付け
られる。図１では一つのスピンドルに五枚のディスク６
を設けた例が示されているが、五枚に限定されることは
ない。７はスピンドル５を駆動し、ディスクを回転する
ためのモータ、すなわち、ディスク回転制御手段であ
る。８は磁気ヘッド、９はキャリジ、１０はボイスコイ
ルモータである。本実施例では制御回路基板は筐体外に
設置されているが、必要に応じて筐体内に設置してもよ
い。筐体の内部と外部とはガラス半田シールを介したコ
ネクタ１１により回路的に接続されている。

【００２１】本実施例では、磁気ヘッド８として、Ａｌ
₂Ｏ₃とＴｉＯ₂の混合焼結体よりなるスライダに薄膜磁
気ヘッド素子を搭載したものを使用した。スライダの大
きさは、幅３mm，長さ３mmで、スライダのレール幅は、
３００μｍである。また、磁気ヘッド８はジンバルと呼
ばれる板ばねでディスク６に押しつけられており、その
押しつけ荷重は１ｇｆとした。またディスク６は、直径
１３０mmのアルミニウム合金製ディスク基板上にＮｉＰ
合金よりなる下地層、Ｃｒよりなる中間層、及びＣｏ合
金よりなる磁性層を形成した後、さらに表面に厚さ４０
ｎｍのカーボン膜保護層、及び換算厚さ５ｎｍのパーフ
ルオロアルキルエーテル系潤滑剤（分子量約４０００）
層を形成したものを使用した。また、本ディスクの表面
平均粗さ（Ｒａ）は５ｎｍである。

【００２２】ディスク６、及びヘッド８を磁気ディスク
装置に装着し、接合部３をレーザ溶接によりシールした
後、真空ポンプで１ｍTorrまで真空排気し、ついでジペ
ンタフロロエチルエーテルを１０Torrの圧力で導入し
て、ガラス製封入口４を熱封止した。

【００２３】本装置を連続で二百時間，回転数３６００
ｒｐｍで運転し、その後解体して変化を調べた。運転試
験中の磁性膜と磁気ヘッド間の距離は、運転中の磁気出
力強度より、０.０６μｍ程度と推定された。また、磁
気ヘッド支持部に試験的に設置したアコーストエミッシ
ョンセンサの信号解析より、定常運転時において磁気ヘ
ッド８はディスク６と接触していることが確認された。
モーターの負荷電流の経時変化より、摩擦力は初期の数
時間は若干上昇するものの、その後はほとんど変化が無
いと推定された。また、大気中で摩擦試験を行った結
果、組立て時の摩擦力が１ｇｆであったのに対し、連続
試験後解体して測定したものでは、１.８ｇｆであっ
た。さらに、解体後の磁気ディスクの摺動部分を金属顕
微鏡で観察した結果、摺動による損傷は認められなかっ
た。

【００２４】この結果より、本発明は、磁気ヘッドとデ
ィスクの間隔を低減し、両者を接触させた状態で記録再
生でき、従って記録密度の高い磁気ディスク装置を提供
することがわかった。

【００２５】また、本発明を、垂直磁気記録型のディス
ク、及び磁気ヘッドに適用しても有効であった。

【００２６】

【発明の効果】本発明の磁気記録装置は減圧下で摺動さ
せることにより磁気ヘッドをディスクに接触させた状態
で記録再生でき、さらに、潤滑性を与える気体上の物質
を共存させることで摩耗速度を大幅に低減する。これに
より磁気ヘッドとディスク磁性膜間間隔を低減し、従っ
て、高記録密度の磁気ディスク装置を実現する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気記録装置の断面図。

【符号の説明】

１…筐体下部、２…筐体上部、３…接合部、４…ガラス
製封入口、５…スピンドル、６…ディスク、７…モータ
ー、８…磁気ヘッド、９…キャリッジ、１０…ボイスコ
イルモーター、１１…コネクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者沢畠昇一茨城県日立市久慈町4026番地株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気記録媒体，磁気ヘッド、これらの駆動
装置、およびこれらの制御装置を主たる構成要素とする
磁気ディスク装置において、装置の少なくとも磁気記録
媒体と磁気ヘッドの収納部が気密であり、かつ、その内
部の圧力が１Torrから２００Torrの範囲にあることを特
徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】請求項１において、装置内部の雰囲気が、
すくなくとも分圧が１Torr以上の気体状の有機物を含む
磁気ディスク装置。
【請求項３】請求項１または２において、前記気体状有
機物が、ハロゲン元素を含有する有機物である、磁気記
録装置。
【請求項４】請求項１，２または３において、装置内部
の雰囲気が実質的に酸素を含まない、磁気ディスク装
置。
【請求項５】請求項１，２，３または４において、磁気
ヘッドの磁気記録媒体への押しつけ圧力が１００ｇｆ／
cm²以下である磁気記録装置。
【請求項６】請求項１，２，３，４または５において、
定常読み書き動作時の磁気記録媒体と磁気ヘッドとが、
潤滑剤を介して接触した状態である、磁気記録装置。
【請求項７】請求項１，２，３，４，５または６におい
て、記録方式が、垂直磁気記録方式である、磁気記録装
置。
【請求項８】請求項１，２，３，４，５，６または７に
おいて、装置筐体の接合部が、レーザ溶接、あるいは／
およびガラス半田により接合されている磁気記録装置。
【請求項９】請求項１，２，３，４，５，６，７または
８において、装置筐体がガラス製の封入口をもち、筐体
内を所定の雰囲気とした後、封入口を融着させた磁気記
録装置。