JPH0283802A - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は磁気ディスク装置、とくにビーカス硬度が１
５００程度の薄膜ヘッドに対する磁気ディスクの構成に
関するものである。

〔従来の技術］ 近年、コンピュータシステムにおける磁気ディスク装置
などの外部記憶装置の重要性が増大し、高記録密度に対
する要求がまずまず高まっている。

磁気ディスク装置は記録再生へノドおよび磁気ディスク
の主構成部から構成され、磁気ディスクは高速で回転し
、記録再生ヘッドすなわち、磁気ヘッドは磁気ディスク
より微小間隔浮上している。

磁気ディスクの高記録密度化、高性能化を図るためには
、磁気記録媒体の薄層化、均−一様化、磁気特性の改良
（保磁力、角形比の向上）、磁気へノドの低浮上化など
が挙げられる。

これまで磁気ディスクは塗布形といい、バインダーなど
の高分子材料とｒ−ＦｅｚＣｚ磁気記録媒体粒子を混合
して塗布して製作していた。この方法では、磁気記録媒
体の薄層化、均−一様化に限界がある。このため最近で
は、磁気記録媒体をスパンクリングなどの方法により連
続薄膜として基材上に設けるようになってきた。γ−Ｆ
ｅｚｅｓを連続薄膜媒体とした磁気ディスクの構成の一
例を第９図に示す。第９図は例えば電電公社研究実用化
報告第３１巻第９号の１７３１〜１７４４頁に報告され
た薄膜磁気ディスクの断面を示す図である。図において
、ｆｌ＋はディスク状のアルミニウム合金基材、（２）
はアルマイトから成る磁気記録媒体の下地層、（３）は
磁気記録媒体となるγ−Ｆｅ、Ｏ，薄膜である。

現在、磁気ディスク装置では、起動および停止時に磁気
ディスクと磁気ヘッドが接触するコンタクト・スタート
・ストンプ（Ｃ３Ｓ）方式を採用しており、起動および
停止時には磁気ヘッドと磁気ディスク表面が接触したま
ま回転する。この接触摩擦状態における磁気ヘッドと磁
気ディスクの間に生じる摩擦力は、磁気ヘッドと磁気デ
ィスク表面を摩耗させ、ついには磁気ヘッドおよび磁気
記録媒体膜に傷を作ることがある。磁気記録媒体に連続
薄膜を用いた場合、わずがな傷であっても記録媒体の欠
如となり、記録信号の消失につながる。このことは、磁
気ディスク装置の外部記憶装置としての信顧性に関わる
重大な問題である。

このため、磁気ディスクの表面に、磁気ヘッドと磁気記
録媒体との接触摩擦および接触破壊から磁気記録媒体を
保護するために、Ｓｉｎ、膜、カーボン膜、Ａ１□０．
膜のような保護膜を設けることが考案されている（例え
ば、田子章男ら、第８凹口本応用磁気学会学術講演概要
集（１９８４）、２２２頁ｉ木町良弘ら、昭和６１年度
電子通信学会総合全国大会Ｙ稿集（１９８６）　、ｌ−
１６６頁；刈木博保ら、日本潤滑学会筒３０期春期研究
発表回予稿集（＋９８６）、１４］　頁などに発表され
ている。）。また、磁気記録媒体が金属の場合、この保
ｊＩ膜は金属膜の腐食を防く保護も兼ねる役目がある。

一方、磁気−・ノドの低浮上化も進められている。

低浮上量における安定したヘット浮上状態を確保し、磁
気ヘッドと磁気ディスクの衝突（ヘッドクラッシュ）を
防止するためのディスク表面精度の向」二、耐ヘツドク
ラツシユ性の向上が検討されている。特にディスク表面
精度の向」二は著しく、従来のディスクのＲｍａχは２
０００人Ａｉｌ後以上あったのが、現在ではＲｍａｘが
１００人前後と１桁以上小さくなっている。このように
ディスクの表面精度が年々向上するので、磁気ヘッドが
磁気ディスク表面に吸着し、磁気ディスクが回転を始め
ても磁気ヘッドが浮上できず磁気ヘッドなどが破損する
問題が起きてきた（例えば、ジャーナル・オブ・ア（４
ン ブライド・フィジフクス（Ｊ　、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙ
ｓ、）　５５巻、６号、２２５４頁（Ｅ、Ｍ、Ｒｏｓｓ
ｉ他）。このため、一端鏡面のように仕上げられた基板
表面に微粉末を塗布する、再度研磨あるいはエツチング
して微小な突起を表面に設けるといった手法が考えられ
ている（例えば、５９−１１７７’３５．６０−３８７
２０．６０−４０５２８．６１−２９４１８．６１２０
３２５９．６１−２６１８２０）。そしてこの後に磁気
記録媒体及び保護膜が設けられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の磁気ディスクは以」二のように構成され、保護膜
として酸化膜を設ける簡便な方法として、溶液から成膜
することが知られている。ゾルゲル法などのように溶液
からＳ　ｊＯｚ膜、Ａ　ｌ　ｚ　Ｏｓ膜などを成膜する
場合熱処理を行うが、磁気記録媒体の特性を変質させな
い程度の熱処理（約４００℃以下）では、十分ガラス化
せず、通常のセラミックに比べて硬度、強度などがかな
り劣る（柳沢雅弘、日本潤滑学会創立３０周年記念全国
大会予稿集（１９８５）　、４５頁）。例えば金属アル
コキシドからガラスを合成する場合、金属アルコキシド
を加水分解させたゲルをガラス化させるのに必要な熱処
理温度は６００〜Ｉ（１０（１′Ｃであり、溶融法によ
るシリカガラスと同一の性質を示すのは９００〜ｌ００
０℃の熱処理をした場合であると言われている（作花済
夫「ガラス非晶質の化学」、内田老鶴田（１，９８３）
１４７〜１６４頁）。このため、溶液から作成した酸化
膜では硬度、強度共に十分ではなかった。

この点では、スパッタリングなどによって成膜される酸
化膜やカーボン膜は、強度的には優れたものができる（
例えば、本町良弘ら、昭和６１年度電子通信学会総合全
国大会予稿集（１９８６）　　　１１６６頁）。しかし
、現在のように表面に微小な突起を設けである基材にお
いては、多くの学会発表例にみられるようなＳｉＯ□膜
、Ａ１□０３膜、カボン膜などの保＃！膜では硬いが脆
いという欠点があった。すなわち微小な突起の上を磁気
ヘッドが接触するため、突起部に相当する保護膜部が脆
いために折れて削り取られてしまう。この性質について
は、薄膜酸化物であってもバルクのセラミツクＬ同様で
ある。このため、ビッカース硬度が１５００程度の、例
えばＡ１□Ｏｙ　／　Ｔ　ｉ　Ｃを用いた硬い薄膜ヘッ
ドに対しては、保護膜が削られてさらに磁気記録媒体ま
で削られて記録された信号が消えてしまうという問題点
が生じた。

また、磁気記録媒体にまで損傷が及ばなくとも、表面の
微小な突起が消失するために磁気ヘッドが吸着して、磁
気ヘッドが浮上できなくなるという問題点が生じた。

この発明は上記のような問題点を解決するためのなされ
たもので、磁気ヘッドによる磁気ディスクへの損傷を防
ぎ、保護膜の剥離を防止して、磁気ヘッドの磁気ディス
ク基板に対する吸着を防止し、信軌性の高い磁気ディス
ク装置を得ることを目的とする。

Ｃ課題を解決するための手段〕 この発明に係る磁気ディスク装置は、ビッカース硬度が
１４００〜１５５０の薄膜へンドに対し、磁気記録媒体
層の保護膜として、酸化イツトリウムを６ｍｏ１％以上
含有する、１００〜１ｏｏｏ人厚さの酸化ジルコニウム
膜を用いるものである。

〔作用〕

この発明に係る磁気ディスク装置は、表面に硬度と靭性
に冨む酸化ジルコニウム膜を設けることにより、ビッカ
ース硬度が１５００程度の硬い薄膜ヘッドに対して、磁
気ディスク表面の膜の耐久性が従来の酸化物膜やカーボ
ン膜に比べ格段に強化され、（、ｔ　ｅＮ性が増加する
。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例に係る磁気ディスクを示す断面
図で、図において（１）はＡ　Ｉ　−Ｍｇ合金基板、（
２）は磁気記録媒体層の下地層、（３）は磁気記録媒体
層、（４）は酸化ジルコニウム膜よりなる保護膜である
。

Ａ　ｌ−Ｍｇ合金基板（１１の表面にＮ１−Ｐあるいは
Ｎ１−Ｃｕ−Ｐメツキ膜よりなる下地層（２）を成膜し
、鏡面加工しである基板に対して、テープ研磨機を用い
、ラッピングテープＷ　Ａ　＃６０００、押し圧１ｋｇ
、基板回転数２００ｒｐｍ　、テープ送り速度２０ｍ／
ｕｒｎの条件でテクスチャ加工を行った。これによりＲ
ｗａｘ　５００人程度の基板が得られる。この基板上に
磁気記録媒体をスパッタリングにより成膜した。

実施例１ 磁気記録媒体としてγ−Ｆ　ｅｔ　Ｏｓを用いた。

この磁気記録媒体層【３）の上に酸化インドリウム８ｍ
ｏ１％含有の酸化ジルコニウムをスパッタリングにより
成膜した。スパッタ条件はＲＦパワー３００Ｗ／８イン
チ、Ａ「圧力３ｍＴｏｒｒで基板加熱は行わなかった。

酸化ジルコニウムの膜厚は５００人であった。

実施例２ 磁気記録媒体としてＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒを用いた。

この磁気記録媒体層の上に酸化イツトリウム８ｍｏ１％
含をの酸化ジルコニウムを電子ビーム蒸着により成膜し
た。蒸着条件は加速電圧１０にν、電流１＋ＡＳ基板温
度１５０℃、酸素圧力］ｍＴｏｒｒにした。

酸化ジルコニウムの膜厚は６００人であった。

比較例１ 磁気記録媒体としてｒ　　ＦｅｚＯｚを用いた。

この磁気記録媒体層の上にＳｉｎ、膜をスパッタにより
成膜した。スパッタ条件はほぼ実施例１と同様である。

Ｓ　ｒ　Ｏｚ　の膜厚は５００人にした。

比較例２ 磁気記録媒体としてγ−ＦｅｚＯｚを用いた。

この磁気記録媒体層の上に酸化イツトリウム３ｍｏ１％
含有の酸化ジルコニウムをスパッタリングにより成膜し
た。スパッタ条件はＲＦパワー３００／８インチ、Ａｒ
圧力３ｍＴｏｒｒで基板加熱は行わなかった。酸化ジル
コニウムの膜厚は５００人であった。

これらの比較例を含めた磁気ディスクの初期特性を以下
に示す。

実施例１による磁気ディスクの表面粗さを触針式表面粗
ざ計で測定した特性図を第２図に示した。

実施例２、比較例１．２とも同様の特性を示したので、
特性図は省略する。ディスクの表面には微小な凹凸が認
められた。

実施例１．２？こよる磁気ディスクと比較例１、２によ
る磁気ディスクの表面に、３３８０形薄膜ヘツドを接触
させ静摩擦計数を測定した。実施例１による磁気ディス
クでは０．１９、実施例２による磁気ディスクでは０．
２０、比較例１による磁気ディスクでは０．２０、比較
例２による磁気ディスクでは０．１９であった。すべて
良好な特性を示した。

ここで、磁気ディスクの耐久試験であるＣ３Ｓ試験を行
った。ヘッドとしてはスライダ材料がＡｌｔｏｓ／Ｔｉ
ｃである３３８０形薄膜ヘツドを使用した。第３図はＣ
８Ｓ試験を行った結果を示しており、縦軸は初期再生出
力を１とした規格化再生出力、横軸はＣ８Ｓ回数（Ｘ　
１０’）をとっである。

図中○印を結ぶ線はこの発明の実施例１，２によるディ
スクの場合、×印を結ぶ線は比較例、Δ印を結ぶ線は比
較例２によるディスクの場合を示している。

この発明の実施例１，２によるディスクの場合には、Ｃ
Ｓ　Ｓ　２００００回においても再生出力の低下は認め
られなかった。これに対し、比較例Ｉ、２では当初再生
出力の低下は認められないものの、ｃ　ｓ　５ｓｏｏｏ
回前後から次第に再生出力が低下し始め、比較例１．２
共にＣＳ　Ｓ　２００００回では初期の５０％になった
。

ＣＳ　５５０００回を行った磁気ディスクの表面粗さを
触針式表面粗さ計で測定した。第４図は実施例１による
磁気ディスクの表面粗さを示す特性図、第５図は実施例
２による磁気ディスクの表面粗さを示す特性図、第６図
は比較例１による磁気ディスクの表面粗さを示す特性図
、第７図は比較例２による磁気ディスクの表面粗さを示
す特性図である。図中の（５）は磁気ヘッドがコンタク
ト・スタート・ストップにより磁気ディスクに接触した
領域を表す。周辺の粗さとの比較から実施例１．２によ
る磁気ディスクでは初期の表面粗さを保っていることが
分かる。これに対して、比較例１．２による磁気ディス
クでは微小突起部に相当する部分が削り取られているこ
とが分かる。酸化イツトリウムの添加量により耐久性に
違いが出たことが明白である。

また、このｃ　ｓ　ｓ　５ｏｏｏ回を行った磁気ディス
ク表面にヘッドを接触させ６０℃、８５％の状態で８時
間数１し、静摩擦係数を測定した。実施例１による磁気
ディスクでは０．２２、実施例２による磁気ディスクで
は０．２４、比較例１．２による磁気ディスクでは０．
９を越えており吸着現象が認められた。

第８図に酸化ジルコニウムの硬度と酸化インドリウムと
添加量の関係を示す。ビッカース硬度にして１５００程
度のＡＩｚＯ＊／ＴｉＣ等を材料とする薄膜ヘッドに対
する保護膜としては、高い硬度を実現するため酸化イツ
トリウムが６〜１５ｍｏ１％の範囲がいいことが分かる
。

なお、酸化ジルコニウムの膜厚は１００Å以下では均一
な膜にはなっておらず、１０００Å以上では磁気ヘッド
と磁気ディスクの磁気記録媒体層までの距離が広がり再
生出力が低下するという悪影響が出てくる。このため、
酸化ジルコニウム膜は１００〜１０００人が適している
。成膜のしやすさ、均一性、再生出力からは３００〜８
００人が望ましい。

また、酸化ジルコニウムの添加成分として、酸化アルミ
ニウム、酸化セリウム、炭化ンリコン、炭化チタンなど
が考えられるが、靭性の高い酸化ジルコニウムの膜を実
現するには酸化イツトリウムの添加が必須である。

また、基材の表面粗さはＲｍａｘ１００Å以下では吸着
が必ず発生し、１０００Å以上では突起が浮上中の磁気
ヘッドに衝突するなど磁気へノドの浮上特性に悪影響を
与えるため好ましくない。静摩擦力を再現性よく小さく
安定させるためには、Ｒｍａｘ４００〜８００人が望ま
しい。

上記実施例では磁気記録媒体層（３）がγ−Ｆ　ａ、　
Ｏ。

の場合について説明したが、他のＣｒ　Ｏｔのような金
属酸化物媒体であってもよく上記実施例と同様の効果を
奏する。

また、−Ｆ記実施例では磁気記録媒体層（３）がＣ０Ｎ
ｉ−Ｃｒの場合について説明したが、他のＣ０Ｎｉ、Ｃ
ｏ−Ｃｒ、Ｆｅなどの合金媒体、金属媒体であってもよ
く上記実施例と同様の効果を奏する。

また、上記実施例では下地層（２）としてＮ１−Ｐメツ
キ膜、Ｎ１−Ｃｕ−Ｐメツキ膜の場合について説明した
が、他のアルマイト膜などあってもよく上記実施例と同
様の効果を奏する。

また、上記実施例では下地層（２）に凹凸をつけて所定
の表面粗さを得るようにしたが、保護膜（４）に凹凸処
理を施すようにしてもよい。また、上記実施例では薄膜
ヘッドのビッカース硬度は１５００程度のものを示した
が、１４００〜１５５０の範囲のものでも同様の効果が
ある。

さらに、上記実施例では保護膜（４）として、酸化イツ
トリウムが６〜１５　ｍ　ｏｆ％含有する酸化ジルコニ
ウムを示したが、酸化インドリウムの含有量は、酸化ジ
ルコニウムが成膜できる範囲において、これ以上のｍｏ
１％であっても、上記薄膜ヘッドと同じ程度の硬度を示
し、上記実施例と同様の効果を示す。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればビッカース硬度が１４
００〜１５５０の薄膜ヘッドに対し、磁気記録媒体層の
保護膜として、酸化インドリウムを６ｍｏ１％以上含有
する１００〜１０００人厚さの酸化ジルコニウム膜を用
いたので、ヘッドに対応する高い硬度と靭性に冨む保護
膜が形成でき、磁気ディスクと磁気ヘノトスライタ間の
摩擦力、吸着力が小さく、十分に耐久性及び信較性の高
い磁気ディスク装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る磁気ディスクを示す
断面図、第２図は表面粗さ計による初期の表面粗さを示
す特性図、第３図はこの発明の実施例に係る磁気ディス
クと、従来の磁気ディスクそれぞれに加速試験を行った
結果を示し、Ｃ８Ｓ回数と再生出力の関係を示す特性図
、第４図、第５図及び第６図、第７図は各々ＣＳ　５５
０００回を行ったこの発明の実施例に係る磁気ディスク
及び従来の磁気ディスクの表面粗さ計による表面粗さを
示す特性図、第８図は酸化ジルコニウムの硬度を表す特
性図、並びに第９図は従来の薄膜磁気ディスクを示す断
面図である。 （１）・・・Ａ　ｌ−Ｍｇ合金基板、（２）・・・下地
層、（３）・・・磁気記録媒体層、（４）・・・保護膜 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 基板上に設けられた磁気記録媒体層、この磁気記録媒体
   上に設けられ、酸化イットリウム６ｍｏｌ％以上含有す
   る１００〜１０００Å厚さの酸化ジルコニウム膜よりな
   る保護膜、及び上記磁気記録媒体に情報を記録または記
   録された情報を再生する、ビッカース硬度が１４００〜
   １５５０の薄膜ヘッドを備えた磁気ディスク装置。