JPH04372703A - 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、磁気記録媒体と磁気ヘ
ッドとからなる磁気ディスク装置に適用して有効な技術
に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の信頼性を確保する上
での重要な課題は、ヘッド・クラッシュなどに起因する
磁気記録媒体（磁気ディスク）の劣化を防止し、情報の
記録および再生機能を長期にわたって円滑に維持するこ
とにある。ヘッド・クラッシュは、磁気ディスクと磁気
ヘッドとの間で、長期にわたって接触が繰り返されるこ
とにより発生する。

【０００３】磁気ディスクと磁気ヘッドとの接触誘発要
因は、ヘッド・ディスク・アセンブリ（ＨＤＡ）内に浮
遊する硬質および軟質塵埃が支配的である。この２種類
の塵埃がヘッド浮上中にヘッド／ディスク間隙に侵入し
てヘッド浮上安定性を損ない、ヘッドとディスクとの間
で直接接触が発生する。この時、ヘッド浮上面およびデ
ィスク表面が摩耗し、前述の２種類の摩耗粉が浮上面に
移着し、正常な空気の流れを乱すことによりヘッド浮上
量が低下し、ヘッドとディスクとの直接接触の頻度が高
まり、ヘッド浮上面における摩耗粉の付着量増大ととも
に媒体の劣化（ヘッド・クラッシュ）へと進行する。従
って、ヘッド・クラッシュを未然に防止するためには、
ヘッド浮上面およびディスク表面に付着する摩耗粉を発
生させないことが重要である。また、ディスク側の摩耗
を抑止して、当該ディスクに格納されている情報の信頼
性を確保するためには、ヘッドを構成する材料の硬度を
ディスク表面の硬度よりも低くすることが必要である。

【０００４】磁気ヘッド材料は磁性フェライト（ＭｎＺ
ｎ材）およびアルミナ（Ａｌ２　Ｏ３　）と炭化チタン
（ＴｉＣ）粒子を含む複合材セラミックス（ＺｒＯ２　
材）が通常使用される。一方、磁気ヘッドと組み合わさ
れる磁気ディスクには、大別して２種類ある。その一つ
は、従来の磁性粉とバインダーおよび補強材（フィラー
）を混練した磁性材料を基板に塗布した塗布型媒体であ
り、他の一つは、磁性薄膜を用いた薄膜磁気記録媒体で
ある。

【０００５】薄膜磁気記録媒体は、高記録密度用媒体と
して近年注目されているものであり、その構成はたとえ
ば以下のようなものである。基板は、アルミニウム合金
円板と、その上に形成された硬質な下地層とからなる。 基板の上には密着性の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。中間層の上には、磁性層が形
成される。磁性層の上には、保護層（一般にはカーボン
層）および潤滑層が形成されて、実際の使用に供される
。

【０００６】磁気ヘッドと磁気ディスクの界面での接触
を考えると、塗布型媒体では、主としてヘッド材とフィ
ラーとが接触することとなる。この時、ヘッド材および
フィラーの双方が摩耗するが、摩耗の度合はヘッド材と
フィラーの相対硬度に依存する。そして、このヘッド材
およびフィラーの摩耗粉がヘッド浮上中に浮上面に付着
することとなる。

【０００７】一方、薄膜磁気記録媒体では、ヘッド材と
媒体保護膜の双方が摩耗し、摩耗の度合はヘッド材と保
護膜材の相対硬度に依存することが知られている。

【０００８】なお、磁気ヘッドの浮上面の摩耗を防止す
る技術としては、たとえば、特開平１−２８５０１５公
報に開示される技術が知られている。この技術では、ヘ
ッドにおける浮上レールの浮上力発生面に露出する炭化
チタン粒子部分を二酸化珪素（ＳｉＯ２　）で覆い、さ
らに水酸基を有するフッ素系の潤滑剤をその浮上面に強
固に付着させることにより、磁気ディスクに対する摺動
および浮上状態を安定に維持可能にしようとするもので
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術は、ヘ
ッドとディスク間での接触による発熱およびヘッド浮上
力を発生させる空気流により潤滑剤が飛散した後の、二
酸化珪素保護層の摩耗に関しては考慮されておらず、こ
の二酸化珪素保護層の摩耗によって発生する異物が浮上
面に再付着する懸念があり、前述のようなヘッド・クラ
ッシュの要因となりうるという問題がある。一方、媒体
の摩耗を抑止して、記録される情報の信頼性を確保する
ためには、ヘッド材の硬度を媒体表面の硬度よりも相対
的に低く設定することが必要であるが、このことはヘッ
ド側の摩耗の促進による摩耗粉の増大の要因となり、発
生した摩耗粉のヘッドやディスクへの再付着防止の対策
が必要である。

【００１０】したがって、本発明の目的は、ヘッド・デ
ィスク・アセンブリにおける摩耗粉などの発生を抑止し
て、動作の信頼性を向上させた磁気ディスク装置を提供
することにある。

【００１１】本発明の上記ならびにその他の目的と新規
な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかに
なるであろう。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本願に於いて開示される
発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、
下記の通りである。

【００１３】すなわち、本発明の磁気ディスク装置は、
密閉構造型のヘッド・ディスク・アセンブリを有する磁
気ディスク装置において、ヘッド・ディスク・アセンブ
リを構成する磁気ヘッドの磁気ディスクに対向する浮上
面に、たとえば、アモルファスカーボンなどからなるカ
ーボン保護膜を形成したものである。

【００１４】

【作用】上記した本発明の磁気ディスク装置によれば、
磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触時に磁気ヘッドから
発生する摩耗粉は、カーボン保護膜の一部が剥離したカ
ーボンからなるため、接触部位において発生する摩擦熱
によって当該摩耗粉が瞬時に燃焼し、炭酸ガスとなって
消失するので、摩耗粉のヘッド浮上面や磁気ディスク表
面に対する再付着に起因するヘッド・クラッシュなどの
障害の発生が確実に防止され、磁気ディスク装置の動作
の信頼性が向上する。

【００１５】また、磁気ディスクの硬度を磁気ヘッドよ
りも相対的に大きく設定して、磁気ディスク側の摩耗を
防止する場合、磁気ヘッド側のカーボン保護膜の摩耗は
相対的に大きくなるが、当該カーボン保護膜から発生す
る摩耗粉は、燃焼して消失するので、当該設定における
摩耗粉の低減がより効果的となる。

【００１６】さらに、たとえば磁気ディスクが表面にカ
ーボン層からなる保護膜を有する薄膜磁気記録媒体の場
合には、磁気ヘッドおよび磁気ディスクの双方から発生
する摩耗粉がともにカーボンとなり、摩耗粉の低減に好
都合となる。

【００１７】本発明者らは、ＺｒＯ２　系のセラミック
スを用い、浮上面にアモルファスカーボンからなるカー
ボン保護膜を形成した磁気ヘッドと、表面にカーボン保
護膜を有する薄膜磁気記録媒体からなる磁気ディスクと
の組み合わせによる、本発明の原理確認実験を以下の通
り実施した。

【００１８】ヘッド浮上量０．０３μｍで、ディスク面
の同一半径位置、ディスク周速度３０ｍ／ｓ、の条件下
でヘッド／ディスク浮上接触実験を行ったところ、ディ
スク総回転数１５０００回において磁気ディスク表面が
１０〜２０μｍ摩耗した。しかし、磁気ディスク表面に
は摩耗粉が付着せず、かつヘッド浮上面の付着物からは
カーボンは検出されなかった。

【００１９】これに対して、酸素を遮断した窒素ガス雰
囲気下で同様の浮上接触実験を行った場合には、磁気デ
ィスク表面および磁気ヘッド浮上面の双方に摩耗粉の付
着が認められた。

【００２０】すなわち、浮上面にカーボン保護膜が形成
された磁気ヘッドと磁気ディスクの接触によって発生す
るカーボン粉はヘッドとディスクの接触時の摩擦熱によ
って燃焼し、炭酸ガスとなって消失することが確認され
た。

【００２１】窒素ガス雰囲気下でのヘッド／ディスク浮
上接触実験後のカーボン保護膜表面のラマン分析では、
ヘッド側のＺｒＯ２　系のセラミックスと、ディスク側
のカーボン保護膜との接触温度は４００℃であり、また
、同ヘッドと塗布型媒体のフィラーとの接触温度は、Ｔ
ｉＣ粒子のＴｉＯ２　への変色を分析することにより、
推定５００〜６００℃であることが判明した。いずれの
場合でもカーボンが燃焼するのに充分な温度である。

【００２２】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の一実施例
である磁気ディスク装置について詳細に説明する。

【００２３】図１は、本発明の一実施例である磁気ディ
スク装置を構成するヘッド・ディスク・アセンブリに含
まれる磁気ヘッドを取り出して示す拡大斜視図である。

【００２４】本実施例の磁気ヘッド１０は、図示しない
磁気ディスクに対する対向面に複数の浮上レール１２（
浮上面）が突設され、たとえばＺｒＯ２　系フェライト
材からなるスライダ１１と、このスライダ１１の一部に
固定される記録／再生（Ｒ／Ｗ）素子１３とで構成され
ている。

【００２５】個々の浮上レール１２は、図示しない磁気
ディスクの回転によって生じる空気流が到来する側の端
部に設けられた流入端テーパ部１２ａと、フラット部１
２ｂの２面で構成され、記録／再生素子１３は、流入端
テーパ部１２ａの反対側のフラット部１２ｂの後端部に
配置されている。また、記録／再生素子１３は、たとえ
ばアルミナ（ＡｌＯ３　）などからなる保護膜１４によ
って覆われている。

【００２６】この場合、スライダ１１の、浮上レール１
２が突設された領域には、前述の各構成部材の形成後に
、たとえば、スパッタリングにより形成されるアモルフ
ァスカーボンからなるカーボン保護膜１５が被着形成さ
れている。このカーボン保護膜１５は、膜厚が、たとえ
ば５〜５０ｎｍの範囲に設定されている。

【００２７】なお、磁気ヘッドとしては、前述のような
形状の他に図２および図３に例示した形状のものでもよ
い。

【００２８】すなわち、図２は、他の磁気ヘッド１０Ａ
を示す斜視図であり、図３はその側面図である。

【００２９】この図２の磁気ヘッド１０Ａの場合には、
スライダ１１ａが、たとえばＭｎＺｎなどの磁性フェラ
イト材からなり、浮上レール１２の間には、センターレ
ール（浮上面）１６を配した構造となっている。またセ
ンターレール１６の後端部には、スライダ１１ａに一端
がギャップ１７ｃをなして固定されたコア１７ａと、こ
のコア１７ａに巻回された巻線１７ｂからなる記録／再
生素子１７が配置されている。

【００３０】また、浮上レール１２およびセンターレー
ル１６の表面には、カーボン保護膜１５が形成されてい
る。

【００３１】一方、上述のような磁気ヘッド１０または
１０Ａと組み合わせて使用される磁気ディスク２０の構
成の一例を図４に例示する。

【００３２】基板２１は、アルミニウム合金よりなり、
その上に下地層２２としてＮｉ−Ｐ下地膜が形成されて
いる。下地層２２の上には中間層２３として、Ｃｒ膜が
形成されている。さらに中間層２３の上には、磁性層２
４としてＣｏ−Ｎｉ−Ｚｒあるいは、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ
磁性膜が形成されている。磁性層２４の上には、保護層
２５として、たとえばｉ−カーボンの保護膜が形成され
、その上に、潤滑層２６が形成される。

【００３３】このｉ−カーボンは、たとえばスパッタリ
ングなどにおいて、形成条件を適当に制御することによ
って得られるダイヤモンド状炭素薄膜であり、磁気ヘッ
ド１０や１０Ａのカーボン保護膜１５を構成するアモル
ファスカーボンよりも硬度がはるかに大きいものである
。

【００３４】図５は、磁気ヘッド１０および１０Ａに形
成されたカーボン保護膜１５を構成するアモルファスカ
ーボンと、磁気ディスク２０の保護層２５を構成するｉ
−カーボンの、熱処理温度における蛍光Ｘ線強度比を示
した線図である。

【００３５】磁気ヘッド１０，１０Ａ側のカーボン保護
膜１５を構成するアモルファスカーボンは、２００℃以
上で蛍光Ｘ線強度比が低下し、当該温度以上において燃
焼することを示しているのに対して、磁気ディスク２０
側の保護層２５を構成するｉ−カーボンは、３００℃以
上で燃焼することが知られる。すなわち、ｉ−カーボン
は、アモルファスカーボンに比較して燃焼しにくく、ま
た、前述のように硬度も大きい。従って、磁気ヘッド１
０，１０Ａと、磁気ディスク２０が接触する場合、磁気
ディスク２０側の摩耗や損傷は軽微なものとなる。

【００３６】以下、本実施例における磁気ディスク装置
の作用の一例を説明する。

【００３７】図６は、本実施例の磁気ディスク装置にお
けるヘッド浮上状態の一例を示す説明図である。

【００３８】まず、磁気ディスク２０を回転方向３０に
高速定常回転させて発生する空気流３１により、磁気ヘ
ッド１０（１０Ａ）は、浮上レール１２に浮上力を受け
、磁気ディスク２０の表面との間に一定の間隙を保持し
ながら浮上を続ける。ところが、磁気ヘッド１０と磁気
ディスク２０との間に、ヘッド・ディスク・アセンブリ
内の浮遊塵埃３２が侵入すると、両者間に接触が起こる
。

【００３９】この時、従来では、この接触によって浮上
レール１２が摩耗し、発生した摩耗粉が当該浮上レール
１２の表面に再付着してヘッド浮上量の低下を引き起こ
す恐れがあった。

【００４０】これに対して、本実施例の場合には、磁気
ヘッド１０（１０Ａ）の浮上レール１２などの表面が、
カーボン保護膜１５によって覆われているので、ヘッド
／ディスク接触時に、当該カーボン保護膜１５から発生
する摩耗粉は、接触部位において発生する摩擦熱によっ
て瞬時に燃焼し、炭酸ガスとなって消失する。このため
、摩耗粉が浮上レール１２に再付着してヘッド浮上量の
低下を引き起こす懸念がなく、磁気ヘッド１０と磁気デ
ィスク２０との接触が繰り返されることなどによって発
生するヘッド・クラッシュが回避でき、磁気ディスク装
置の動作の信頼性が確実に向上する。

【００４１】また、磁気ディスク２０の側の保護層２５
を構成するｉ−カーボンは、磁気ヘッド１０（１０Ａ）
の側のカーボン保護膜１５を構成するアモルファスカー
ボンよりも硬度および燃焼温度が高いので、両者の接触
に際して、磁気ディスク２０の側の損傷は軽微となり、
当該磁気ディスク２０に記録される情報の信頼性を確保
することができる。

【００４２】以上、本発明者によってなされた発明を実
施例を基に具体的に説明したが、本発明は、前記実施例
に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲
で種々変更可能であることはいうまでもない。

【００４３】たとえば、磁気ヘッドや磁気ディスクの構
成は、前述の実施例に例示したものに限定されない。

【００４４】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち、代
表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、
以下のとおりである。

【００４５】すなわち、本発明の磁気ディスク装置によ
れば、ヘッド・ディスク・アセンブリにおける摩耗粉な
どの発生を抑止して、動作の信頼性を向上させることが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である磁気ディスク装置を構
成するヘッド・ディスク・アセンブリの磁気ヘッドを取
り出して示す拡大斜視図である。

【図２】磁気ヘッドの変形例を示す斜視図である。

【図３】その側面図である。

【図４】本発明の一実施例である磁気ディスク装置にお
ける磁気ディスクの構成を示す略断面図である。

【図５】磁気ヘッドに形成されたカーボン保護膜を構成
するアモルファスカーボンと、磁気ディスクの保護層を
構成するｉ−カーボンの、熱処理温度における蛍光Ｘ線
強度比を示した線図である。

【図６】本発明の一実施例である磁気ディスク装置にお
けるヘッド浮上状態の一例を示す説明図である。

【符号の説明】

１０　　磁気ヘッド １０Ａ　　磁気ヘッド １１　　スライダ １１ａ　　スライダ １２　　浮上レール（浮上面） １２ａ　　流入端テーパ部 １２ｂ　　フラット部 １３　　記録／再生素子 １４　　保護膜 １５　　カーボン保護膜 １６　　センターレール（浮上面） １７　　記録／再生素子 １７ａ　　コア １７ｂ　　巻線 １７ｃ　　ギャップ ２０　　磁気ディスク ２１　　基板 ２２　　下地層 ２３　　中間層 ２４　　磁性層 ２５　　保護層 ２６　　潤滑層 ３０　　回転方向 ３１　　空気流 ３２　　浮遊塵埃

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　密閉構造型のヘッド・ディスク・アセ
   ンブリを有する磁気ディスク装置であって、前記ヘッド
   ・ディスク・アセンブリを構成する磁気ヘッドの磁気デ
   ィスクに対向する浮上面に、カーボン保護膜を形成した
   ことを特徴とする磁気ディスク装置。