JPH03268201A - 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〕 本発明は磁気ディスクの寿命を向上させる薄膜磁気ヘッ
ドスライダと塗布型磁気ディスクを備えた磁気ディスク
装置に関する。

〔従来の技術〕

磁気ディスクの記憶装置の分野においては、増大する高
記録密度化の要請に応えるために磁気ディスクと磁気ヘ
ッドの浮上隙間の狭小化が進み、また磁気特性がよい薄
膜磁気ヘッドや薄膜ディスクの実用化が検討されている
。

薄膜磁気ヘッド・スライダはその端面に薄膜素子が設け
られて磁気ディスク表面に接して保持され、高速回転す
る磁気ディスク表面に生じる空気流によって磁気ディス
ク面上に浮上する機能を有する。したがって、スライダ
は、磁気ディスク回転の起動・停止時には過渡的に磁気
ディスクと摺動する。さらに、浮上隙間の狭小化（０，
１〜０．３μｍ）によってスライダと磁気ディスクの予
期しない接触、摺動の機会がますます多くなる。

このため、スライダの接触、摺動によって受ける磁気デ
ィスクの損傷が問題となっている。特に、薄膜ディスク
の場合には大きな問題となる。すなわち、薄膜ディスク
の磁性量の厚さは極めて小さい（０，０５〜０．１μｍ
）ので、許容される損傷の大きさは極めて小さくなる。

このため、スライダとしては、磁気ディスクに損傷を与
えないものが強く望まれている。

従来のスライダとしては、代表的に特公昭５８−５４７
０号公報に開示されたＡｌ２Ｏ．／ＴｉＣ焼結体がある
。Ａ　Ｑ　２０３／　Ｔ　ｘ　Ｃ焼結体は加工性がよく
、薄膜磁気ヘッドを歩留りよく加工製造するには好適で
あるが、前述の磁気ディスクに与える損傷に関しては必
ずしも満足のいく材料ではなかった。

この問題を解決するために、例えば特開昭５８−１５０
１２２号公報に開示された方法が提案されている。これ
は、スライダの磁気ディスクとの摺動面に、ＭｏＳ、、
Ｃ等の潤滑性物質をコートする方法である。潤滑性物質
のコーティングによって確かに磁気ディスクの寿命は向
上する。しかし薄くコートしたのでは効果が長続きせず
、逆に厚くコートしたのでは実質的な浮上空隙が大きく
な°るので、記録密度を向上する上で不利である。

一方、それ自体が磁気ディスクに与える損傷が少ないス
ライダとしては、例えば特開昭５８−１２１１７９号公
報に開示されたＺｒＯ２焼結体が提案されている。この
材料は確かに接触、摺動によって磁気ディスクに与える
損傷が小さくなっている。しかしながら、スライダの微
小な浮上隙間を保った長期の連続運転においては、磁気
ディスクの寿命は必ずしも十分なものではなかった。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べましたように、従来のスライダでは磁気ディス
クの寿命に問題があった。すなわち、スライダの磁気デ
ィスク摺動面に潤滑膜をコートする方法は、磁気ディス
クの長寿命化と高記録密度化の両立が困難である。一方
、摺動性に改善が見られるＺｒＯ□焼結体を用いた場合
でも、実用においては必ずしも十分な磁気ディスクの寿
命が得られない。これは、ＺｒＯ，焼結体が電気絶縁体
であるために、静電引力によって大気中塵埃が付着し、
これが浮上中のスライダと磁気ディスクの一３＝ − 予期しない接触を引き起し、スライダと磁気ディスクの
接触頻度が大きくなるためである。

本発明の目的は、磁気ディスクの寿命の長い磁気ディス
ク装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支
持するＺｒＯ，焼結体からなる磁気ヘッドスライダと、
前記薄膜磁気ヘッドにより磁気情報の書き込み及び読み
取りを行なう磁性粒子とＡｌ２Ｏ３粒子及び有機樹脂の
混練物からなる磁性層を塗布した塗布型磁気ディスクと
を備えることにより達成される。

」二記目的は、前記ＺｒＯ，焼結体が少なくともＣを含
むことにより達成される。

上記目的は、前記Ｃの含有量が０．２〜２重量％である
ことにより達成される。

〔作用〕

以下に本発明を詳細に述べる。

本発明の目的を達成するために、スライダ材料の母材と
してはＺｒＯ２を用いる、本発明者らは、Ｃを添加した
ＺｒＯ２の焼成において、適度な焼成温度とＣ含有量、
及び焼成雰囲気を選ぶことによりＣを含む相が結晶粒界
に生成され、しかも内部に気孔を含まない焼結体が得ら
れることを見出し本発明に至った。すなわち焼成温度が
１６５０℃未満では、いかなるＣ含有量に対しても前記
結晶粒界相は生じないので、焼成温度は１６５０℃以上
であることが必要である。逆に焼成温度が２０００℃を
越えては、焼結体の結晶粒が極めて大きくなるため、加
工によって生じるチッピングが大きくなり好ましくなく
、焼成コストの上からも問題がある。なお、チッピング
の問題を防ぐためには、結晶粒径は５μｍ以下であるこ
とが必要である。したがって焼成温度は１６５０℃〜２
０００℃がよい。

一方、Ｃ含有量が０．２重量％未満ではＣの一部または
大半はＺｒＯ２と反応しＺｒＣ結晶粒を生じてしまうの
で効果はなく、前記結晶粒界相を生じるためには０．２
重量％以上のＣ含有量が必要である。逆にＣ含有量が２
重量％を越えると、ＣはＺｒＯ２の焼結を著しく妨げる
ため、焼結体内部に気孔が残ってしまい、スライダの如
き精密加工が必要な材料として好ましくない。したがっ
て、Ｃ含有量は０．２〜２重量％がよい。また、焼成雰
囲気が酸化性の場合には、添加したＣはＣＯないしＣＯ
２ガスとなって離散するため、焼成雰囲気は非酸化性で
あることが必要である。

スライダ材の微視的な均一性を得るためにはＣを含む相
を結晶粒界に均一に生成せしめるのがよい。このために
は焼成前に、ＣとＺｒＯ２粉末を極めて均一に混合しな
ければならない。このためには熱分解してＣを生じる有
機物を適当な溶媒に溶かして、ＺｒＯ，粉末と混合する
のが望ましい。

生成したＣを含有する相は、導電性を有するために、こ
の相が結晶粒界に存在することによって、焼結体全体が
導電性を有するようになる。この結果、スライダの帯電
が防止されるので、静電引力によるスライダへの大気中
の塵埃付着が減少する。

スライダへの塵埃付着は、浮上中のスライダの浮上安定
性を乱し、スライダとディスクの予期しない接触を引き
起す最も大きな原因の一つである。

したがって、スライダの導電性によって磁気ディスクの
運転寿命を長くすることができる。このためには電気抵
抗率は１０！ΩＧ以下であることが望ましい。

本発明においては、Ｃを含む相の少なくとも一部は非晶
質にすることができる。このことは１次の利点を有する
。すなわち、Ｃを含む非晶質相は、母材のＺｒＯ２結晶
と比べて機械的強度が弱いため、摺動によって優先的に
摩耗する。この結果、磁気ディスクとの摺動によってス
ライダの摺動面に極めて微細なＣの摩耗粉が介在するよ
うになり。

これが潤滑材となって摺動特性を一層向上するのである
。また、非晶質相の存在は、スライダの硬度を軟かくす
るために、接触による磁気ディスクの損傷が小さくなる
。

ＺｒＯ□スライダは、特に磁気ディスクが磁性粒子とＡ
Ｑ、Ｏ，粒子及び有機樹脂の混練物が磁性層として塗布
された塗布型磁気ディスクの場合に好ましい。ＺｒＯ２
は従来のＡｌ２２０．系スライダ７− 材　と比べて熱伝導率が非常に小さい。このため、Ｚｒ
Ｏ２スライダが磁気ディスクの磁性層と摺動すると、摩
擦熱が放散しにくく摺動表面の温度が急激に上昇する。

この結果、有機樹脂の表面が炭化し、その炭素粉末が良
好な潤滑作用を示す。しかしながら、これだけではまだ
十分とは言えない。

なぜなら、有機樹脂はＺｒＯ□やＡｆｌ，０３のような
セラミックス製スライダと比べて硬度が格段に小さく、
単に表面の潤滑作用が増しただけでは摩耗を十分に食い
止めることができないからである。

このため、磁性層には硬度の大きいＡｘ２０３粒子が含
まれる。ＺｒＯ，スライダが摺動すると、Ａｌ２Ｏ３粒
子はスライダの荷重をささえ、かつＡＱ，０３粒子の摺
動部には上記の有機樹脂の炭素粉が付着して潤滑作用を
示しＡｌ２Ｏ３粒子の消耗を防止する，こうして磁気デ
ィスクの摩耗耐久性が向上する。この場合、磁性層に含
まれるＡｆ１２０３粒子は極めて小さいので、有機樹脂
のの炭化がなければＡｌ２Ｏ，粒子の消耗が早く、充分
な効果が得られない。有機樹脂の炭化による効果として
は、上記の潤滑作用の他に、ＡＩＩｌ．Ｏ，粒子とスラ
イダ材の凝着もしくは反応の防止もある。

〔実施例〕

以下に本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されない。

実施例１ 粉粒径が０．１μｍのＺｒＯ．粉末（但し、８ｍｏ　Ｑ
％のＹ２Ｏ，が固溶したもの）に対し、０。

０、２，０．４，２．０，４．０，５．０重量％のノボ
ラック・フェノール樹脂をアセトンに溶かして添加し、
ボールミルによって４８時間混練した。ノボラック・フ
ェノール樹脂は熱分解によって添加量の約５０重量％の
Ｃを生じる。得た混合物は乾燥後、金型で圧粉成形し、
ホットプレス焼成に供した。ホットプレス焼成は、試料
を黒鉛型に装填し、１　０””Ｔｏｒｒの真空雰囲気中
で黒鉛型を高周波誘導加熱しつつ、黒鉛型に油圧プレス
で荷重をかけ試料を５００ｋｇｆ／ｃＪの圧力で圧縮し
て行った。焼成は」−８００℃で１時間行った。

こうして得た焼結体は、まず、Ｃの含有量を分析した。

次に電子顕微鏡を用いて焼結体の微構造を観察した。さ
らに焼結体はラップ盤で表面を研磨して顕微鏡で観察し
、気孔の有無を調べた。また電気抵抗率を測定した。第
１表はこれらの結果を示したものである。電子顕微鏡に
よる観察においては、結晶粒界相でのＣの有無はエネル
ギ・ロス測定法で調べ、結晶粒界相の結晶性は１回折パ
ターン観察におけるハロー現象の有無によって調べた。

第１表より、０．２重量％以上のＣを含む本発明品（試
料番号２，３．４）ではＣを含む粒界相が存在すること
がわかる。また、この粒界相の生成によって焼結体の電
気抵抗率が著しく低下することがわかる。一方、２重量
％以下のＣを含む本発明品では気孔が見られないのに対
し、２．５重量％のＣを含む焼結体（試料番号６）では
、気孔が存在している。気孔が存在する焼結体は一定の
加工条件でスライダ形状に加工を試みたところ、欠けや
穴が多数発生し、スライダとして不適当であった。

生成した粒界相には、電子顕微鏡による観察の結果、Ｃ
を含む非晶質相が認められた。

第１図は、本発明によるＺｒＯ，焼結体の典型的な破面
の走査型電子顕微鏡写真である。ＺｒＯ２焼結粒の間に
Ｃを含む粒界相（矢印）が認められる。

実施例２ 実施例１に記載と同様のＺｒＯ２粉末に対し、２．０重
量％のノボラック・フェノール樹脂をアセトンに溶かし
て添加し、ボールミルによって４８時間混練した。得た
混合物は、乾燥後、金型で圧粉成形し、実施例１と同様
の方法でホットプレス焼成した。ただし、焼成温度は１
６００℃、１６５０℃、１８００℃、２０００℃、２０
５０℃と５通りで行なった。

得た焼結体は、実施例１と同様の方法で、Ｃ含有量、微
構造、電気抵抗率を調べた。さらに結晶粒径の大きさを
調べた。第２表はこれらの結果である。

第２表より、焼成温度が１６５０℃以上の本発明品（試
料番号８，４．９）では、Ｃを含む粒界相が存在するこ
とがわかる。また、この相の生成によって、焼結体の電
気抵抗率が著しく低下することがわかる。一方、焼成温
度が２０００℃を越える２０５０℃（試料番号１０）で
は、結晶粒径が９．１μｍと大きくなっている。この焼
結体は、スライダ形状に加工を試みたところ、粒径に匹
敵する大きなチッピングが発生しスライダとして不適当
であった。

電子顕微鏡による観察の結果、生成した粒界相にはＣを
含む非晶質が観察された。

実施例３ 実施例１で得た試料番号１〜５，７〜９の焼結体を用い
て、第２図に示すようにスライダに加工した。第２図は
薄膜磁気ヘッド・スライダの一例を示す斜視図であり、
スライダは薄膜素子形成面３と磁気ディスク摺動面４を
有している。

加工して得たスライダの磁気ディスクの寿命に対する特
性は次の方法で調べた。まずスライダは磁気ディスク摺
動面を磁気ディスクにのせてジンバルバネによって磁気
ディスク面上に保持した。

次いで、磁気ディスクをスライダ位置での周速が４０ｍ
／ｓｅｅとなる回転数で回転させ、スライダを０．３μ
ｍ浮上させ、３０秒後に磁気ディスクは回転停止した。

以上の磁気ディスクの回転の起動、停止を反復し磁気デ
ィスクの損傷によってジンバルバネに急激な負荷がかか
るまでの時間を測定した。磁気ディスクは、Ｆｅ、Ｏａ
磁性粉とＡＱ、０３フイラー粉が混練された有機物樹脂
が磁性層としてＡｐ製同円板表面に塗布された塗布型デ
ィスクを用いた。

第３表は、８１！定結果を示す。第３表より、Ｃを含有
する粒界相を含み、電気抵抗率が１０”Ω−以下のＺｒ
Ｏ２焼結体（試料番号３，４，５，８゜９）は、そうで
ない従来のＺｒＯ，焼結体（試料番号１，２．７）と較
べ、磁気ディスクの寿命を少なくとも約２倍以上長くす
ることがわかる。

型磁気ディスクであることの組合せ効果を調べるために
、第４表に示したスライダと磁気ディスクの組合せで、
実施例３と同様の摺動試験を行った。

第４表の結果から、スライダの試料番号１，５（装置番
号１，２）は、磁気ディスクの磁性層にＡｌ２Ｏ３が含
まれないと、実施例３の試料番号５と比べ磁気ディスク
の寿命が大きく低下していることがわかる。この場合で
も、Ｃを含有したスライダの試料番号５は試料番号１の
約２．５倍の長寿命を示している。他方、スライダがＺ
ｒＯ２を主成分としない装置番号７，８では、磁気ディ
スクの寿命が大きく低下することがわかる。

本実施例により、ＺｒＯ２スライダと磁性層にＡ１２０
３粒子を含んだ塗布型磁気ディスクを組合せた場合に磁
気ディスクの寿命が長いことがわかる。

実施例４ スライダがＺｒＯ□を主成分とし、かつ磁気ディスクが
その磁性層にＡ　ｆ１２０□粒子を含んだ塗布なお、本
発明のＺｒＯ２としては部分安定化２ｒＯ２を用いるこ
ともできる。

部分安定化Ｚｒ０２（以下ｐｓｚ）は優れた耐摩耗性、
靭性等を有するセラミックスとして注目を集めている。

しかしながら、その実用化に対しては次の点が大きな問
題点となっている。すなわちＰＳＺは加工性が極めて悪
い。ＰＳｚは耐摩耗性、靭性がよいという機械的特性を
有するため、逆に加工する場合には、極めて加工が困難
であり、コスト高となるのである。この点を解決するた
め焼成後に加工部分を残さないようにしようとしても、
成形体は焼成前後で数１０％の寸法変化（収縮）をする
ため、高精度の寸法制御は困難である。

このためＰＳＺは優れた機械的特性を有しながらも、高
精度量、複雑形状品等への実用化が難しかった。

本発明によれば、Ｃの添加によりＰＳＺに導電性をもた
せることができる。この結果、ＰＳＺの放電加工が可能
となり、高精度品、複雑形状品の加工が可能となるので
ある。しかも、Ｃの添加量はせいぜい２％以下であるた
めに、ＰＳＺの優れた機械的特性は全く損うことがない
。さらにＰＳＺの耐摩耗性に加えて、Ｃによる潤滑性も
加えられるという特徴を有する。

このＰＳＺは摺動部材として、好適であり、例えば車輪
の軸受けやベアリング部材またはノズル部材等として好
適であるが、とくに導電性を有し帯電を防止することが
できるため、磁気テープのガイドローラ等の磁気機器の
摺動部材として好適である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、磁気ヘッドスライダに潤滑作用をもた
らすＺｒＯ２焼結体を用い、磁気ディスクに硬度が大き
いＡｌ２Ｏ３粒子を含むことにより摩耗耐久性を増し、
磁気ディスクの寿命を長くする効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１−図は、本発明の実施例に係るＺｒＯ，焼結体の結
晶の粒子構造を示す走査型電子顕微鏡写真、第２図は、
本発明の実施例に係る薄膜磁気ヘッド・＝１９− ２０− スライダの斜視図である。 ３・・・薄膜素子形成面、４・・・磁気ディスク摺動面
。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、薄膜磁気ヘッドと、該薄膜磁気ヘッドを支持するＺ
   ｒＯ＿２焼結体からなる磁気ヘッドスライダと、前記薄
   膜磁気ヘッドにより磁気情報の書き込み及び読み取りを
   行なう磁性粒子とＡｌ＿２Ｏ＿３粒子及び有機樹脂の混
   練物からなる磁性層を塗布した塗布型磁気ディスクと、
   を備えることを特徴とする磁気ディスク装置。 ２、前記ＺｒＯ＿２焼結体が少なくともＣを含むことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁気ディスク装
   置。 ３、前記Ｃの含有量が０．２〜２重量％であることを特
   徴とする特許請求の範囲第２項記載の磁気ディスク装置
   。