JPH0283803A - 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、とくにフェライトヘッド
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ｍ度に対
する要求がますます高まっている。

磁気ディスク装置は記録再生ヘッ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
シ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）、
磁気ヘッドの低浮上化などが挙けられる。

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γ−Ｆｅ２０３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ッタリングなどの方法によシ連
続薄膜として基材上に設けるようになってきた。γ−Ｆ
ｅ２０ｇ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
、（１）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−Ｆｅ２０３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ｅスタート
・ストップ（ａＳＳ）方式を採用しておシ、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九ま
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ｂ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らる０磁気記録媒体に連続
薄膜を用いた場合、わずか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
信頼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、５１ｏｚ膜、カーボン膜、Ａ１２０Ｂ
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回日本応用磁気学会学術講演概要
集（１９Ｂ４）、２２２頁：木町良弘ら、昭和６１年度
電子通信学会総合全国大会予稿集（１９８６）、ｌ−１
６６頁：刈本博保ら、日本潤滑学会第３０助奏期研究発
表会予稿集（１９８５）、１４１頁などに発表されてい
る。）。まだ、磁気記録媒体が金属の場合、この保Ｗｉ
膜は金属膜の腐食を防ぐ保藤も兼ねる役目がある。

一方、磁気ヘッドの抵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ド浮上状態を確保し、磁
気ヘッドと磁気ディスクの衝突（ヘッドクラッシュ）を
防止するだめのディスク表面精度の向上、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
度の向上は著しく、従来のディスクのＲｍａｘ　ｉｊ　
２０００人以）、あったのが、現在ではＲｍａｘが１０
０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・アプライド
−フィジックス（Ｊ　、　Ａｐｐｌ　Ｐｈ、ｙｓ　、　
）　５５巻、６号、２２５４頁（Ｅ、　Ｍ、　Ｒｏａａ
１他））。このため、−旦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、特開昭５９−１１７７３５．６０−
３８７２０．６０−４０５２８、６１−２９４１８．６
１−２０３２５９．６ｌ−２６１８２０）０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上のように構成され、保＊ｇ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５１０２膜、Ａｌ２Ｏ３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°Ｃ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６Ｄ劣る（
柳沢雅弘、日本潤滑学会１り立３０周年記念全国大会予
稿集（１９８５）、４５頁）。例えは、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安な熱処理温度
は６００〜１０００”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９００〜１０００″Ｃ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
ス非晶質の科学」、内田老鶴１！ｌ１１（１９８３）、
１４７〜１６４頁）０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）、Ｉ　−１６６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８１０２膜
、ＡＪＯ３膜、カーボン膜などの保護膜では硬いが脆い
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、突起部に相当する像層膜部が脆
いために折れて削シ取られてしまう。この性質について
は、薄膜酸化物でめってもバルクのセラミックと同様で
ある。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。また、硬度が大きすぎても、ビッカース硬度が６５
０程度のフェライトヘッドに対しては、磁気ヘッドの浮
動面（磁気ディスクとの接触ｉ）が摩耗して磁気ヘッド
が破損する、ヘッドの摩耗粉によ）磁気ディスクが傷つ
けられるなどの問題点があった。

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すると共に、磁気ディスクによ
るヘッドの摩耗を防止し、信頼性の高い磁気ディスク装
置を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発１１に係る磁気ディスク装置は、フェライトヘッ
ドに対する、磁気記録媒体層の保ｓｇとして、酸化イツ
トリウムを２〜６　ｍｏｌ　％含有する、１０ＣＩ−１
０００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、表面に適度の硬度
と靭性に富む酸化ジルコニウム膜を設けることによシ、
フェライトを用いた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、信頼性が増加する。

〔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Ａｌ−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おる。

Ａｌ−Ｍｇ合金基板（１）の表面にＮ１−Ｐ　６るいは
Ｎｉ−０ｕ−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、テープ研摩機を用
い、ラッピングテープＷＡ＃６０００．押し圧ＩＫｇ、
基板回転数２００ｒｐ！Ｅｌｓテープ送シ速度２０ｍｍ
／ｍｉｎの条件でテクスチャ加工を行った。これにより
　Ｒｍａｘ　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シ成膜した。

実施例１ 磁気記録媒体としてｒ−Ｆｅ２Ｏ２を用いた。

この磁気記録媒体層（３）の上に酸化イツトリウム４ｍ
ｏｘ％含有の酸化ジルコニ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
、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。

実施例２ 磁気記録媒体としてＣｏ−Ｎｉ−０ｒを用いた。

この磁気記録媒体層の上に酸化イツトリウム４ｍｏｘ％
含有の酸化ジルコニムを電子ビーム蒸着により成膜した
。蒸着条件は加速型ＥＥ１０に′ｖ１電流１００ｍＡ　
、基板温度１５０°Ｃ１酸素圧力１ｍＴｏｒｒ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γ−Ｆ０２０３を用いた。

この磁気記録媒体層の上に５１ｏ２膜をスパッタによや
成膜した。スパッタ条件はほぼ実施例１と同様である。

５１０２の膜厚は５００人にした。

比較例２ 磁気記録媒体としてｒ−Ｆｅ２０ｇを用いた。

この磁気記録媒体層の上に酸化イツ）　ＩＪウム９ｍｏ
１　％含有の酸化ジルコニムをスパッタリングによシ成
膜した。スパッタ条件は■パワー３００Ｗ／８インチ、
Ａｒ圧力３ｍＴｏｒｒで基板加圧は行わなかった。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
さ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に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、３３７０形フエライトヘツドを
接触させ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Ｏ，］、９、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０ここで、磁気ディスクの耐
久試験であるＯ８Ｓ試験を行った。ヘッドとしてはスラ
イダ材料がフェライトである３３７０形ヘツドを使用し
た。第３図はａＳＳ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０
８８回数（Ｘ１０４）をとっである。図中Ｏ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、Ｘ印
を結ぶ線は比較例１１△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、０
８８２００００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１では当初再生出力の低
下は認められないものの、ＣＢ５８０００回前後から次
第に再生出力が低下し始め、比較例１ではｃ　ｓ　８２
００００回では初期の５（ｌになった。また、比較例２
では比較例１に比べると再生出力の低下は小さいが、（
３８Ｓ１２０００回前後においてヘッドクラッシュを起
こした。これは酸化ジルコニウムの膜が硬いため、フェ
ライト磁気へラドスライダの損傷が犬きく、スライダの
浮動面が削られ、その摩耗粉がヘッドクラッシュの原因
になったと考えられる。

ＯＳ　８５０００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ＩＫ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
）−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、比
較例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シ取られて
いることが分かる。しかし、比較例２のａＳＳ試験を行
ったフェライトよシなる磁気へラドスライダの浮動面に
は摺動方向に沿った大きな線状の傷が認められ、酸化イ
ツトリウムの添加量によりヘッド／ディスクの耐久性に
違いが出たことが明白である。

また、この０８８５０００回を行った磁気ディスク表面
にヘッドを接触させ６０’Ｃ，８５％の状態で８時間放
置し、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
６２４、比較例１，２による磁気ディスクでは０．９を
越えておシ吸着現象が認められた。

第８図（ａ）、■）は各々酸化ジルコニウムの曲げ強度
及び靭性値と酸化イツトリウムの含有量との関係を示す
特性図であシ、ビッカース硬度にして６５０程度のフェ
ライトを材料とする磁気ヘッドに対する保護膜としては
、高い靭性とフェライトに合う硬度を実現するため酸化
イツ）　ＩＪウムが２〜６ｍ０１チの範囲、特に２〜３
ｍ０１％の範囲がいいことが分かる。

即ち、フェライトヘッドのような比較的ビッカース硬度
の低いものでは、酸化イツトリウム含有量が多すぎると
硬くなシすぎるため、酸化イツトリウムの含有量は６ｍ
ｏ１％以下がよく、靭性の点からは２ｍ０１チ以上が好
ましい。

々お、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、１ｏＯＯÅ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シ、
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〜
８００　Ａ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、炭化シリコン、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Ｒ＋ｎａｘ１００　Ａ以下では
吸着が必ず発生し、１ＯＯＯÅ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ヘッドの浮上特性に悪影
響を与えるため好ましくない０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ｒ−Ｆｅ２０３
の場合について説明したが、他のＯｒ○２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、上記実施例では磁気記録媒体層（３）がＧｏ−Ｎ
ｉ−Ｏｒの場合について説明しだが、他のＣｏ−Ｎｉ、
０ｏ−Ｏｒ、　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、Ｎｉ−０ｕ−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）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、上記実施例ではフェライトヘッドのビッカース硬
度は６５０程度のものを示したが、他のビッカース硬度
のフェライトヘッドでも同様の効果がある。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればフェライトヘッドに対
し、磁気記録媒体層の保護膜として、酸化イツトリウム
を２〜６ｍ０１％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、ヘッドに対応する適
度の硬度と靭性に富む保護膜が形成でき、磁気ディスク
と磁気へッドスライタ間の摩擦力、吸着力が小さく、十
分に耐久性及び信頼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、ａＳＳ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ＯＳ　８
５０００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（ａ）　、　（ｂ）は各々酸化ジ
ルコニウムの曲げ強度と靭性値を示す特性図、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）・・・Ａｌ−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−又は和尚部分を示す。

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、酸化イットリウムを２〜６ｍｏｌ％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フェライトヘッドを備えた磁
   気ディスク装置。