JPH0737205A - ヘッド接触式磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁気ヘッドと磁気ディスク表面に潤滑膜を形成
した磁気ディスクとを接触させた状態で相対運動させ、
高記録密度の情報の記録読み出しを行なう高記録容量の
磁気ディスク装置を提供する。また、磁気ヘッドが常に
磁気ディスク表面を摺動するための、磁気ヘッドの形状
や材質、磁気ディスク表面に形成する潤滑膜についての
技術を提供する。 【構成】摺動面が所定の曲率を有する磁気ヘッドをバネ
を介してアームで支持し、潤滑膜を形成した磁気ディス
ク面上に押しつけ、磁気ディスクの回転により潤滑膜が
液化し、接触状態で情報を記録し読み出しをする。 【効果】磁気ヘッドとディスク表面との距離を大幅の低
減でき、磁気ディスクの記録密度を顕著に増大でき、磁
気ディスク装置を大容量化できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高記録容量の磁気ディ
スク装置、特に高記録密度化を目的として磁気ディスク
面上の記録媒体と磁気ヘッドを構成する磁気ヘッド素子
との距離を小さくするため、磁気ヘッドと磁気ディスク
とを接触状態で相対運動させ情報を記録し読み出すよう
にした磁気ディスク装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータやワードプロセッサの記録
装置として磁気ディスク装置が常用されているが、ユー
ザからは更なる記録容量の増大化、小型化が要求されて
いる。この磁気ディスク装置は、大別すると複数の磁気
ディスクを持つ磁気ディスク部および磁気ヘッドをそれ
ぞれ固着した複数のアームを持つ磁気ヘッドアセンブリ
で構成されている。図１２の概略動作説明図で示すよう
に、従来、上記磁気ディスク装置においては、スパッタ
リング・めっき・イオンプレーティングなどの薄膜形成
技術によって磁性薄膜を形成した磁気ディスク３２の上
に磁気ヘッド３３を浮上させ、磁気ディスク３２の面上
に情報を記録しそして読み出す方法が用いられている。
上記磁気ヘッド３３の浮上原理は、磁気ディスク３２の
回転によって発生する磁気ディスク３２の表面と磁気ヘ
ッド３３との間に介在する空気の動圧を利用している。
従って、磁気ディスク３２の表面からの磁気ヘッド３３
の浮上間隙は、磁気ディスク３２の回転数すなわち磁気
ヘッド３３と磁気ディスク３２との相対速度Ｖにより影
響を受け、また磁気ヘッド３３を磁気ディスク３２の表
面に押しつけるアーム３５が持つバネ３６の強さや磁気
ヘッド３３の摺動面３４の形状などによって変化する。

【０００３】従来、この磁気ディスク３２の表面からの
磁気ヘッド３３の浮上間隙は、０．１〜０．２μｍと非
常に小さい間隙である。このため磁気ヘッド３３を安定
して磁気ディスク３２の表面上に浮上させるために、磁
気ディスク３２の表面には非常に高い表面粗さと平面度
が要求される。上記要求を満足させるために、これまで
に（１）磁気ディスク用基板の材質や高精度平面加工技
術の開発、（２）磁気ディスク用基板に薄膜を形成した
磁気ディスクの表面を平滑化する表面処理技術の開発、
（３）磁気ヘッドの追従性を改善する支持系の開発など
が進められてきている。例えば、磁気ディスク用基板に
ついて説明すると、図１３に示すように、アルミニウム
合金基板表面に厚さ数１０μｍのめっき（例えばＮｉ−
Ｐ：ニッケル−燐めっき以後同じ）を施した基板３１
を、両面同時加工機を用い、この上下定盤２０、２１に
弾性砥石を保持した工具により両面研削し、更に上下定
盤２０、２１に不織布の研磨クロスを張付け種々の粒度
の砥粒を用いて両面研磨し、表面粗さ０．５ｎｍＲａ〜
１．８ｎｍＲａ、３．２ｎｍＲｍａｘ〜８．５ｎｍＲｍ
ａｘの範囲に仕上げたものが使用されている。

【０００４】ここで更に図１４を使用して表面粗さの問
題を説明する。磁気ディスク装置においては、図１４
（ａ）に示すように磁気ディスク装置の停止時には磁気
ヘッド３３が磁気ディスク３２の表面上にアームが持つ
バネ（図示していない）によって押しつけられ接触した
状態であり、磁気ディスク装置の稼働により図１４
（ｂ）に示すように磁気ヘッド３３が磁気ディスク３２
の表面上を滑走し、更には図１４（ｃ）に示すように磁
気ディスク３２の表面上を磁気ヘッド３３が浮上する運
動機構（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｓｔａｒｔ Ｓｔｏｐ機構と
言われるもので、以後ＣＳＳ機構と言う）により磁気ヘ
ッド３３が浮上する。然し乍ら、この場合磁気ディスク
３２の表面が上記した表面粗さの平滑面であると、鏡面
である磁気ヘッドの摺動面３４と磁気ディスク３２の表
面とが吸着を生じ、稼働時に磁気ディスク３２が回転不
能になったり、磁気ヘッド３３が破損してしまうという
問題がある。

【０００５】この問題解決のため、上記めっき基板３１
の研磨面には、図１５に示すように更に微細な砥粒の研
磨テープ２２をコンタクトローラ２３で押しつけ、めっ
き基板３１の円周方向に図１６に示すような凹凸の大き
さが数十ｎｍの微細な溝を形成するいわゆるテクスチャ
加工が施される。これは、特開昭５９−８２６２６号公
報、特開昭６２−２０３７４８号公報に記載されている
ように、テクスチャ加工することによって表面粗さを４
〜８ｎｍＲａに粗くし、基板表面に微小な凹凸を形成す
るものである。この加工により、磁気ヘッドと磁気ディ
スクとの関係は、ＣＳＳ機構における磁気ヘッド吸着を
回避し、更には米国特許４，７３５，８４０号公報に記
載されているように、磁気ディスク表面に形成する磁性
媒体の磁気特性を改善する。

【０００６】上記したような問題があるにもかかわら
ず、磁気ディスク装置では、記録容量を増大させるため
磁気ヘッドの磁気ディスク表面からの浮上高さは非常に
小さくなり、０．２μｍ以下から更に０．１μｍ以下が
要求され、また記録および読み出しの速さであるアクセ
ス時間を短くするため磁気ディスクの回転数を従来の３
６００ｒｐｍより高くすることが要求されている。この
ことから、磁気ヘッドが磁気ディスクの表面上を安定し
て浮上し、磁気ディスク装置の信頼性を向上させるため
には、磁気ディスクの表面の微小な凹凸、特に微小突起
の高さを均一に制御することが大きな課題であった。

【０００７】これまで、高記録密度化を目的として、磁
気ヘッドの磁気ディスク表面からの浮上高さを小さくす
るため、めっき基板３１に下地膜（例えばＣｒ：クロ
ム）、磁性膜（例えばＣｏ−Ｃｒ：コバルト−クロ
ム）、保護膜（例えばＣ：カーボン）を形成した磁気デ
ィスクの表面を研磨テープやヘッドバニシュを用いて表
面加工し、微小突起の低減を図ってきた。またテクスチ
ャ加工した表面粗さについても、浮上特性改善の観点か
ら、４ｎｍＲａ以下から両面研磨した表面粗さに近い２
ｎｍＲａ以下の磁気ディスクに対して磁気ヘッドの浮上
特性試験やＣＳＳ特性試験を行なった結果次のことがわ
かった。 （１）テクスチャ加工に用いる砥粒の粒径を小さくする
と加工面の表面粗さは小さくなり、磁気ヘッド浮上特性
は改善される。然し乍ら、加工面のスクラッチ等の加工
欠陥を皆無にすることはできず、これが磁気ヘッド浮上
性を劣化させる最大の要因である。また、テクスチャ加
工して表面粗さを小さくすると、磁気ヘッド吸着やＣＳ
Ｓ機構での磁気ヘッドに対する抵抗が大きくなり、磁気
ヘッド損傷や磁気ヘッドクラッシュを生じやすくなる。

【０００８】（２）テクスチャ加工面に生じるスクラッ
チなどの加工欠陥は、磁気ヘッドで情報を読み出すとき
のエラー要因となる。 （３）テクスチャ加工面に生じるスクラッチの発生要因
は、テクスチャ加工に用いる砥粒の粒度のばらつきや凝
集した粗大粒子の影響が大きい。これは、砥粒の粒径が
小さくなるほど顕著になり、テクスチャ加工面の表面粗
さが小さくなるほど、スクラッチの影響の度合いが大き
くなる。 （４）両面研磨しためっき基板面にそれぞれの薄膜を形
成した磁気ディスクでは、磁気特性を表わす磁気保持力
Ｈｃが小さく、また磁気異方性（磁気ディスクの円周方
向の保持力に対する半径方向の保持力との比）がほとん
ど無く、不十分であり、しかも前述したように磁気ヘッ
ド吸着を生じ、磁気ディスク装置の信頼性に問題があ
る。

【０００９】ここで従来の磁気ヘッド３３の形状を説明
する。磁気ヘッド３３は、図１１（ｂ）に示すように磁
気ディスク３２の回転によるアーム３５に固着された磁
気ヘッド３３と磁気ディスク３２間に介在する空気の流
れから生じる動圧によって浮上する。この浮上作用を安
定化させるため、図１１（ａ）に示すように、磁気ヘッ
ド３３を構成するセラミックス等からなるスライダー３
９の磁気ディスク３２に対する面には、例えば幅が約４
００μｍ、長さが約４ｍｍの浮上面が形成されている。
また、この浮上面には、摺動面３４の部分に空気が流れ
込み易いように空気の流入部３６が形成されている。な
お、磁気ヘッド素子３７は、スライダー３９の空気流入
部３６と反対の側面に設けられている。上記浮上面を形
成した磁気ヘッド３３が、アーム３５が持つバネ３６に
よって磁気ディスク３２の表面に押しつけられ、磁気デ
ィスク３２の回転による浮上力とアーム３５が持つバネ
６による押しつけ力との釣合を制御して、浮上間隙が
０．１μｍ以下の非常に小さな間隙を形成するようにし
ている。

【００１０】従って、記録容量を増大させる磁気ディス
ク装置では、磁気ディスクの高記録密度化を目的とし
て、さらに磁気ヘッド浮上高さを小さくし、ビットセル
（記録情報の単位）を小さくする必要がある。然し乍
ら、上記したように、磁気ディスク３２の回転に伴う動
圧作用と、アーム３５の持つバネ３６の押しつけ力の制
御による空気膜を介した浮上間隙を制御すること、磁気
ディスク３２の表面を均一にナノメータの精度で滑らか
に且つ平面に形成すること、更に磁気ヘッド３３と磁気
ディスク３２間に塵埃などの浮上性に影響する異物が介
在しないように環境を清浄化することなど要件が多く、
磁気ヘッド３３と磁気ディスク３２とを狭い浮上間隙で
安定して相対運動させることは非常に難しい。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術では、
磁気ディスク装置の高記録容量化に対し、磁気ヘッドの
低浮上安定性及びＣＳＳ機構の特性の改善、また磁気特
性の向上のための浮上高さ０．１μｍ以下の浮上間隙の
達成に対して砥粒径を小さくしたテクスチャ面の表面粗
さや表面形状を改善した基板の適用、基板に薄膜を形成
した後ヘッドバニシュなどの微小突起の低減策、磁気ヘ
ッドを固着したアームのバネ構造などの改善があるが、
いずれの改善策によっても安定した浮上特性を達成する
ためには不十分である。本発明は、磁気ディスク装置の
高記録密度化に対し、高記録密度を得るために必要とす
る、磁気ヘッドを構成する磁気ヘッド素子と磁気ディス
クの記録媒体面との距離を達成することを目的としてい
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】磁気ヘッドを構成する磁
気ヘッド素子と磁気ディスクの記録媒体面との距離をも
っとも近づける手段として、磁気ヘッドを磁気ディスク
の表面に接触させた状態で情報を記録し読み出す手段が
必要である。この磁気ヘッドと磁気ディスクとを接触さ
せた状態で磁気ディスク装置としての機能を達成するた
めには、以下の課題がある。まず、（１）磁気ディスク
と磁気ヘッドが接触した状態で相対摺動させるため、従
来の磁気ヘッドの浮上面形状では摺動抵抗が大きくな
り、磁気ディスクの回転が不能となる。このため、摺動
抵抗を小さくする必要がある。 （２）磁気ディスクの回転数が４０００〜６０００ｒｐ
ｍの場合に、従来の磁気ヘッドの形状ではバネによる押
しつけ力（従来０．０８〜０．１Ｎ）を増大させても磁
気ディスク面から離れる状態となる。また磁気ディスク
の表面形状によっては瞬間的に離れてしまい、この磁気
ヘッドを構成する磁気ヘッド素子と磁気ディスクとが離
れると情報の読み書きが不十分となり、一般にドロップ
アウトと呼ぶ欠陥が生じる。そこで磁気ヘッドが安定し
て磁気ディスク面上を接触した状態で相対運動させる必
要がある。 （３）磁気ヘッドは常時磁気ディスク面上を摺動するた
め、摺動抵抗による発熱、また摩耗が従来のＣＳＳ機構
と比較して大きくなると考えられる。そこで、発熱や摩
耗が生じにくい磁気ヘッド材質や形状、磁気ディスク表
面性状を必要とする。

【００１３】以上の観点から、接触した状態で磁気ヘッ
ドが磁気ディスク面上の情報を記録し読み出す磁気ディ
スクの形状や材質、さらに磁気ディスクの表面性状を形
成することが必要である。まず、摺動抵抗を小さくする
ため、磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触面積は少なく
する。磁気ヘッドは、球面あるいは斧型形状とし、情報
を記録読み出す磁気ヘッド素子は、情報を記録し読み出
す時に磁気ディスク面ともっとも近くなる位置に形成す
る。この時、磁気ディスクとの相対摺動による磁気ヘッ
ドの姿勢変化を考慮する。また、磁気ディスク面の形状
も、磁気ヘッドとの接触面積が少なくなるような表面形
状とする。さらに、磁気ヘッド及び磁気ディスクの表面
は、摺動抵抗が少なくなる物質で形成する。

【００１４】次に、磁気ディスクが高速回転においても
磁気ヘッドが安定して磁気ディスク面上を接触して摺動
させるため、磁気ディスクは、滑らかな表面で、高い平
面を維持する構造とし、磁気ヘッド支持のバネ系は剛性
を高くする。特に、磁気ヘッド追従性に影響するディス
クの円周方向の表面うねりにおいて、波長が数十μｍか
ら数十ｍｍの表面うねりを低減した磁気ディスク表面形
状とする。つぎに、摺動抵抗による発熱に対して、磁気
ヘッドと磁気ディスクとの界面には、潤滑膜を形成す
る。この潤滑膜は、従来の液体潤滑剤では磁気ディスク
の回転によって飛散するため長時間の信頼性に問題があ
る。そこで、磁気ヘッドが摺動していない状態では固体
であり、摺動する際に液化する潤滑剤の組成とする。こ
の液化する手段として、磁気ヘッド摺動による発熱作用
を利用する方法や、磁気ヘッド摺動トラックを液化する
手段を磁気ヘッドに設置する。また、磁気ヘッド及び磁
気ディスクは熱伝導率の高い材質を用い、それぞれの表
面構造も熱が発散するようにする。

【００１５】本発明は、上記の目的を達成するため、磁
気ヘッドが磁気ディスク表面に潤滑膜を形成した磁気デ
ィスクに接触して相対運動し、情報を記録し読み出すよ
うにしたヘッド接触式磁気ディスク装置である。また、
磁気ディスク表面に潤滑剤を塗布し潤滑膜を形成したヘ
ッド接触式磁気ディスク装置である。また、曲面形状の
摺動面を有する、あるいは斧型形状の摺動面を有する磁
気ヘッドが、磁気ディスク表面を潤滑膜を介して相対摺
動するヘッド接触式磁気ディスク装置である。また、磁
気ディスク面に形成した潤滑膜が、磁気ヘッドの摺動時
に液化し、磁気ヘッドの非摺動時には固化するヘッド接
触式磁気ディスク装置である。また、磁気ディスク面に
塗布する潤滑剤が、磁気ディスクの表面に対する結合力
より小さな結合力で磁気ヘッドと結合する潤滑剤である
ヘッド接触式磁気ディスク装置である。

【００１６】また、磁気ディスクが潤滑剤との結合力が
大きい物質からなる表面で形成され、磁気ヘッドが潤滑
剤との結合力が磁気ディスクとの結合力より小さい物質
からなる表面で形成されたヘッド接触式磁気ディスク装
置である。また、磁気ヘッドが凸形状の曲率を有し、接
触し相対運動することにより発生する熱によって曲率半
径が変化するヘッド接触式磁気ディスク装置である。ま
た、磁気ヘッドが球形の摺動面を有し、磁気ヘッドを構
成する磁気ヘッド素子が磁気ヘッドの中央部より端部よ
りに形成されているヘッド接触式磁気ディスク装置であ
る。更には、磁気ヘッドを固着したアーム上に半導体レ
ーザ素子を有することを特徴とするヘッド接触式磁気デ
ィスク装置である。

【００１７】

【作用】本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドが磁
気ディスク表面に潤滑膜を形成した磁気ディスクに接触
して相対運動し、情報を記録し読み出す。また、本発明
の磁気ディスク装置は、磁気ディスク表面に潤滑剤を塗
布し潤滑膜を形成し、曲面形状の摺動面を有する、ある
いは斧型形状の摺動面を有する磁気ヘッドが、磁気ディ
スク表面を潤滑膜を介して相対摺動する。また、本発明
の磁気ディスク装置は、磁気ディスク面に形成した潤滑
膜が、磁気ヘッドの摺動時に液化し、磁気ヘッドの非摺
動時には固化する。また、本発明の磁気ディスク装置
は、磁気ディスク面に塗布する潤滑剤が、磁気ディスク
の表面に対する結合力より小さな結合力で磁気ヘッドと
結合する。また、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘ
ッドが凸形状の曲率を有し、接触し相対運動することに
より発生する熱によって曲率半径が変化する。また、本
発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドが球形の摺動面
を有し、磁気ヘッドを構成する磁気ヘッド素子が磁気ヘ
ッドの中央部より端部寄りに形成されており、潤滑膜中
の運動により磁気ヘッド素子が磁気ディスク表面に接近
する。更には、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッ
ドを固着したアーム上に半導体レーザ素子を有し、磁気
ヘッド前方の潤滑膜をビーム照射により発熱させ液化す
る。

【００１８】〔実施例 １〕本発明の第１の実施例を図
１〜図４により説明する。図１は、本発明による磁気デ
ィスク装置１を示し、該磁気ディスク装置１は磁気ディ
スク用基板に磁性膜・保護膜・潤滑膜の薄膜を形成した
複数の磁気ディスク２と磁気ヘッド摺動面に保護膜を形
成し所定の曲率を有する複数の磁気ヘッド３と該磁気ヘ
ッド３をそれぞれバネを介して支持固着した複数のアー
ム５とで構成されており、磁気ディスク２の表面に磁気
ヘッド３をアーム５が持つバネで押しつけ、磁気ディス
ク２の回転によって磁気ヘッド３が磁気ディスクの表面
を接触した状態で相対運動し、磁気ディスク２の磁性膜
に情報を記録し読み出しを行なうものである。

【００１９】上記磁気ディスク２は、図２に示すよう
に、アルミニウム円板（例えば外径６５ｍｍ、内径２０
ｍｍ、板厚０．８８ｍｍ）１１に、めっき（例えばＮｉ
−Ｐ：ニッケル−燐めっき以後同じ）１２を厚さ例えば
約５μｍ施し、両面研削及び両面研磨によって表面の凹
凸を数ｎｍ、表面粗さ０．２ｎｍＲａ以下にした磁気デ
ィスク用基板の上に、スパッタリングで形成した厚さ例
えば４０ｎｍのＣｏ−Ｃｒ（コバルト−クロム）系磁性
膜１３、厚さ例えば２０ｎｍのダイヤモンドライクカー
ボンを化学気相成長法（以後ＣＶＤという）により成膜
した保護膜１４、更に例えばフッ素系高分子潤滑剤を高
温の液化状態でスピン塗布して厚さ例えば１０ｎｍの潤
滑膜１５を形成している。潤滑膜１５を塗布する前の表
面形状は、磁性膜１３及び保護膜１４が非常に薄いので
磁気ディスク用基板面の表面形状を良く転写し、磁気デ
ィスク用基板面の表面形状とほとんど変わらない。ま
た、潤滑膜１５を塗布した磁気ディスク２の表面形状
は、走査電子顕微鏡で観察した結果、微小な凹凸を平滑
化する方向に変化しているが、表面粗さ計で測定した結
果では、ほとんど変化が認められない。

【００２０】磁気ヘッド３は、図３（ａ）に示すよう
に、両端部に向かって断面の形状が小さくなっており、
その片方の端部に磁気ヘッド３を構成する磁気ヘッド素
子７が形成され、磁気ディスク２との摺動面４は所定の
曲率を有している。磁気ヘッド３を構成する、例えばア
ルミナチタンカーバイトのセラミックスから成るスライ
ダー９の中央部の断面（Ａ−Ａ）の形状は、磁気ディス
クとの接触面積が小さくなるように凸形状で先細り形状
（斧型形状）で、図３（ｂ）に示すように例えば幅０．
５ｍｍ、高さ０．５ｍｍであり、磁気ディスク２との摺
動面４にはテーパが形成され、摺動幅が例えば０．２ｍ
ｍで、摺動面４には保護膜８を厚さ例えば１０ｎｍスパ
ッタリングで成膜している。また、この磁気ヘッド３
は、中央部の近くに磁気ヘッド３の姿勢が安定するよう
にバネ６を介しアーム５に支持されている。

【００２１】磁気ディスク２に塗布されている潤滑膜１
５は、常温で固体であり、図４に示すように温度によっ
て液化する潤滑材である。磁気ヘッド３が磁気ディスク
２の面上を摺動した際に生じる約６００Ｋから８００Ｋ
の熱により、磁気ヘッド３の摺動時に液状となる。この
液化する層の厚さは、約５ｎｍであり、潤滑膜１５の厚
さの約半分である。従って、磁気ヘッド３はこの液化し
た潤滑膜１５の中を走行する。

【００２２】上記のような構造・特性を有する磁気ヘッ
ド３及び磁気ディスク２を動作させることによって、磁
気ディスク２の回転により磁気ヘッド３が磁気ディスク
２の面上を摺動し、摺動熱により磁気ディスク２の面上
の表層部の潤滑膜１５は液化し、この液中を磁気ヘッド
３が走行し情報を記録し読み出しを行なう。磁気ヘッド
３が磁気ディスク２の半径方向にシークすると、磁気ヘ
ッド３が摺動していたトラックでは摺動による熱量が無
くなり、温度が低下するので潤滑膜１５は再び固化す
る。このため、従来液体潤滑材を用いた場合に問題であ
った潤滑材の回転飛散がなく、潤滑材の寿命が大幅に改
善される。

【００２３】〔実施例 ２〕本発明の第２の実施例を図
５、図６により説明する。磁気ヘッド３を構成するスラ
イダー９を、その曲率半径が温度によって変化するセラ
ッミクス材料で形成する。すなわち、磁気ヘッド３の長
さ方向に曲率半径１００ｍｍの斧型形状の磁気ヘッド３
を、実施例１と同様に磁気ディスク２の面上にバネ６で
押しつけ、磁気ディスク２の回転に従って磁気ディスク
２の面上を摺動する。この摺動によって生じる熱量によ
り磁気ヘッド３の温度が上昇すると、磁気ヘッド３の曲
率半径が図５に示すように大きくなるように変化する。
したがって、磁気ヘッド３が磁気ディスク２の面上を摺
動し、磁気ディスク２の摺動部の温度が上昇することに
より潤滑膜１５は液化し、磁気ヘッド３は潤滑膜１５の
中を走行する。

【００２４】磁気ヘッド３の温度も磁気ディスク２との
摺動によって上昇し、磁気ヘッド３の曲率半径が大きく
変化する。磁気ヘッド３の曲率半径と液中における浮上
量、すなわち液体を介して磁気ヘッド３と磁気ディスク
２とが相対運動することによって生じる動圧効果による
浮上量との関係は、図６に示すように曲率半径が大きく
なると浮上量が大きくなる。潤滑膜１５の中で磁気ヘッ
ド３の浮上量が大きくなると磁気ディスク２の面との摺
動抵抗が小さくなるため、磁気ヘッド３の温度は低下
し、磁気ヘッド３の曲率半径は再び小さく変化する。こ
の状態を繰り返すことによって、磁気ヘッド３と磁気デ
ィスク２との相対速度と、この相対速度にともなう磁気
ヘッド３と磁気ディスク２との界面の温度が安定した条
件で、磁気ヘッド３は磁気ディスク２の面上を走行し、
情報を記録し読み出しを行なう。

【００２５】〔実施例 ３〕本発明による第３の実施例
を説明する。本発明は、図７に示すように、曲率を有す
る磁気ヘッド３と磁気ディスク２との界面に液体の潤滑
膜１５ａを介在させ磁気ヘッド３を磁気ディスク２の面
と接触させて走行させる磁気ディスク装置であり、潤滑
膜１５ａとの付着強さの異なる表面膜を磁気ヘッド３及
び磁気ディスク２の面に形成する。実施例１に述べた磁
気ディスク２の潤滑膜１５の代わりにフッ素系の液体潤
滑膜１５ａを用い、磁気ヘッド３と磁気ディスク２のそ
れぞれの表面には、図２および図３にそれぞれ示し説明
した保護膜８、１４と同様の保護膜８、１４を形成す
る。

【００２６】すなわち、図７に示すように、この潤滑膜
１５ａとの付着強さが大きい例えばダイヤモンドライク
カーボンを保護膜１４として磁気ディスク２の面上にＣ
ＶＤにより形成し、付着強さが例えばダイヤモンドライ
クカーボンと比べ小さいスパッタカーボンを保護膜８と
して磁気ヘッド３の摺動面４に形成する。磁気ヘッド３
は、磁気ディスク２の面上を走行すると、実施例２で説
明したように潤滑剤１５ａの動圧効果により浮上しなが
ら相対運動する。さらに相対速度が大きくなると磁気デ
ィスク２の面と磁気ヘッド３とは離れようと作用し、両
者の間に周囲の空気が介在すると、空気の動圧によって
磁気ヘッド３は磁気ディスク２の面から離れてしまう。
本実施例では、潤滑膜１５ａの界面エネルギを利用し、
磁気ヘッド３が磁気ディスク３から離れるのを防ぎ、且
つ磁気ヘッド３と磁気ディスク２との相対運動により、
潤滑膜１５ａは磁気ヘッド３あるいは磁気ディスク２の
表面との付着強度の大きい方に付着し、小さい方で離れ
る。

【００２７】〔実施例 ４〕本発明による第４の実施例
を図８により説明をする。曲率半径５０ｍｍの球形の摺
動面４を有する磁気ヘッド３を、実施例１に述べたよう
に磁気ディスク２の面上を相対運動させて情報を記録し
読み出しをする。この磁気ヘッド３は、図８に示すよう
に、磁気ヘッド３を構成するスライダー９として例えば
アルミナチタンカーバイトを機械加工し、幅０．５ｍ
ｍ、高さ０．５ｍｍ、摺動面４の曲率半径を５０ｍｍに
成形し、ヘッドの長さを１ｍｍ、長さ方向の曲率半径を
５０ｍｍとしている。このスライダー９の端部に情報を
記録し読み出しをする磁気ヘッド素子７が形成され、摺
動面４には保護膜８としてカーボンが厚さ例えば１０ｎ
ｍにスパッタリングで形成されている。磁気ヘッド３
は、図に示していないが、上記実施例同様アーム５にバ
ネ６を介して支持され、磁気ディスク２の表面に押しつ
けられ、磁気ディスク２の回転と共に、実施例１と同様
に磁気ディスク２の面上を摺動しながら磁気ヘッド３を
構成する磁気ヘッド素子７によって情報の記録読み出し
を行なう。

【００２８】〔実施例 ５〕本発明の第５の実施例を図
９により説明する。曲率半径５０ｍｍの球形の摺動面４
ａを有する磁気ヘッド３ａの中央部より若干端部寄りの
位置に磁気ヘッド素子７ａを形成し、実施例１に述べた
ように磁気ディスク２の面上を相対運動させて情報を記
録し読み出しをするものである。この磁気ヘッド３ａ
は、実施例４と同様の材質、形状を有し、図９に示すよ
うに、磁気ヘッド３ａの中央部Ｏ₁ より、若干端部寄り
の位置に磁気ヘッド素子７ａが形成されている。この球
形の摺動面４ａを有する磁気ヘッド３ａは、潤滑膜１５
中を運動させた場合、介在する潤滑膜１５による動圧に
よって、球形の摺動面４ａの磁気ディスク２に対する姿
勢が破線に状態から実線の状態へ変化し、磁気ディスク
２の表面との距離がもっとも近い点はＯ₂ に変化する。

【００２９】従って、情報の記録読み出しの効率を良く
するため、磁気ヘッド３ａにおける磁気ヘッド素子７ａ
の位置を、磁気ヘッド３ａと磁気ディスク２とが相対運
動している状態でもっとも磁気ディスク２の表面に近い
点に形成する。この点は、球面と潤滑膜との相対運動に
おける圧力分布から解析できる点であり、磁気ヘッド３
ａの設計が容易であり、また製造工程による誤差が少な
くなる利点がある。さらに、磁気ヘッド３ａの姿勢制御
に大きな影響を及ぼすバネ６の取付を磁気ヘッド３ａの
中央部にすれば良く、取付誤差が少なく、磁気ヘッド３
ａの部品のばらつきの影響を非常に少なくできる。

【００３０】〔実施例 ６〕本発明の第６の実施例を図
１０により説明する。本発明は、固体の潤滑膜１５を塗
布した磁気ディスク２の表面に、摺動面４に保護膜８を
形成し曲率を有する磁気ヘッド３をバネ６を介して支持
しているアーム５で押しつけ、磁気ディスク２の回転に
よって磁気ヘッド３が磁気ディスク２の面上の液化した
潤滑膜１５を介して接触した状態で相対運動し、磁気デ
ィスク２の磁性膜に情報を記録読み出しをする磁気ディ
スク装置に関するものである。磁気ディスク２の表面上
の潤滑膜１５を磁気ヘッド３が通過する際に液化する手
段は、磁気ヘッド３が通過する前方をビーム照射により
発熱させて利用するものである。

【００３１】図１０に示すように、実施例１に記載の磁
気ヘッド３をバネ６を介し支持するアーム５に半導体レ
ーザ素子を設置し、該半導体レーザ素子から例えば直径
０．５ｍｍの面積でレーザ光を照射して、厚さ例えば１
０ｎｍの潤滑膜１５を液化する。この潤滑膜１５の液化
する面積・深さはレーザ光の照射条件によって制御する
ことができる。磁気ヘッド３が液化した潤滑膜１５の中
を走行した後、潤滑膜１５は周囲への熱の伝達から温度
が下がることにより再び固化する。従って、従来の液体
潤滑膜１５ａを用いたときの磁気ディスク２の回転によ
る潤滑膜の飛散が無くなり、潤滑膜１５の減耗を大幅に
向上できる。

【００３２】なお、上記の実施例では、アルミニウム円
板をめっき処理した基板に磁性膜、保護膜、潤滑膜を形
成して作成した磁気ディスクと、アルミナチタンカーバ
イトのスライダーで構成した磁気ヘッドとから成る磁気
ディスク装置について説明したが、磁気ディスク用基板
材料としてアルミニウム合金・ガラス・シリコンまたア
ルミナなどのセラミックス材料、あるいはこれらの基板
に下地膜として、本発明で述べためっき処理や、Ｃｒや
Ｔｉなどの薄膜を形成した基板であっても同様である。
また、磁気ヘッドについても、磁気ヘッドを構成するス
ライダーの材料としてジルコニア・Ｍｎ−Ｚｎ（マンガ
ン−亜鉛）・Ｎｉ−Ｚｎ（ニッケル−亜鉛）などのセラ
ミックス材の場合にも同様である。また、磁気ヘッドの
摺動面４の形状は、曲率が一定でない２次曲面や、３次
曲面であっても同様の効果がある。潤滑膜の組成は、固
体から液体に変化する性質を有すれば良く、本発明では
温度的に変化する潤滑膜について述べたが、光による変
化する材料や振動によって変化する材料等でも同様の効
果がある。また液体の潤滑膜においても回転によって飛
散しにくい材料であれば本発明の基本的な効果は得られ
る。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、磁気ヘッドが磁気ディスク面
と接触した状態で磁性膜に情報を記録し読み出すので、
磁気ヘッドを構成する磁気ヘッド素子と磁性膜との距離
が従来に比較して大幅に小さくでき、磁気ディスクの記
録密度を顕著に大きくすることができ、したがって、磁
気ディスク装置の記憶容量が大幅に増大する。従来、磁
気ヘッドの磁気ヘッド素子と磁気ディスクの磁性膜との
距離を示すｈｍを小さくするため、上記のように磁気デ
ィスクの表面性状の高精度化、磁気ヘッド支持系の追従
性の改良、さらに磁気ヘッド表面形状の改善などを行な
い、ｈｍを０．１６μｍから０．１５μｍに小さくする
ことで記録密度は５０，０００ＢＰＩから７０，０００
ＢＰＩに増大しており、また半径方向の記録密度、すな
わちトラック当たりの密度も２，９００ＴＰＩから３，
２００ＴＰＩに増大しており、このため磁気ディスク装
置では記録容量が、約２倍に大きくすることができる。

【００３４】従って、本発明によれば磁気ヘッドが磁気
ディスク面と接触した状態で情報を記録読み出しをする
ことによって、磁気ヘッドを構成する磁気ヘッド素子と
磁気ディスクの磁性膜との距離ｈｍを０．０３μｍ以下
に大幅に小さくできるので、磁気ディスクの記録密度を
高くでき、従って、磁気ディスク装置の記録容量を、従
来に比べ２０倍以上にできる。また、従来の浮上間隙が
０．１μｍ以下の非常に狭い間隙で磁気ヘッドを浮上さ
せる制御が必要な浮動型の磁気ヘッドと比較し、常時接
触して磁気ディスク面上を相対運動するので、磁気ヘッ
ド支持系の構造が単純化でき、磁気ヘッド支持系の低コ
スト化が図れ、かつ信頼性が向上する。また、従来、磁
気ヘッドと磁気ディスク間に介入する塵埃が、磁気ヘッ
ド浮上安定性に大きな影響を及ぼし、このことが磁気デ
ィスク装置の信頼性向上に大きな課題であった。しか
し、本発明では、磁気ヘッドと磁気ディスク間への周囲
の塵埃が介入することがなく、磁気ヘッド摺動に係る事
故が無くなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気ディスク装置。

【図２】本発明による磁気ディスクと磁気ヘッドの概略
説明図。

【図３】本発明による接触型磁気ヘッドの構造図。

【図４】本発明による潤滑膜の温度特性図。

【図５】本発明による温度によって変形する斧型磁気ヘ
ッドの説明図。

【図６】磁気ヘッド摺動面の曲率半径と動圧による浮上
量との関係図。

【図７】本発明による液体潤滑膜を使用した磁気ディス
クと磁気ヘッドの概略説明図。

【図８】本発明による球形の摺動面を持つ磁気ヘッド。

【図９】本発明による磁気ヘッド素子を磁気ヘッドの中
央部近くに設けた磁気ヘッド。

【図１０】本発明による磁気ヘッドを支持するアームに
半導体レーザを搭載した磁気ディスク装置。

【図１１】従来の浮動型磁気ヘッド。

【図１２】従来の浮動型磁気ヘッドの概略動作説明図。

【図１３】磁気ディスク用基板加工説明図。

【図１４】従来の浮動型磁気ヘッドの概略動作説明図。

【図１５】磁気ディスク用基板テクスチャ加工説明図。

【図１６】テクスチャ加工を実施した磁気ディスク用基
板の拡大表面図。

【符号の説明】

１…磁気ディスク装置、２…磁気ディスク、３…磁気ヘ
ッド、４…摺動面、５…アーム、６…バネ、７…磁気ヘ
ッド素子、８…磁気ヘッド保護膜、９…スライダー、１
１…アルミニウム円板、１２…めっき膜、１３…磁性
膜、１４…磁気ディスク保護膜、１５…潤滑膜、２１…
半導体レーザ。

フロントページの続き (72)発明者 古沢 賢司 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 片岡 宏之 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株 式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者 白倉 高明 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 (72)発明者 松岡 伸也 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気ヘッドが磁気ディスク表面上を接触
   して相対運動し、情報を記録し読み出すヘッド接触式磁
   気ディスク装置において、磁気ディスク表面に潤滑膜を
   形成したことを特徴とするヘッド接触式磁気ディスク装
   置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のものにおいて、磁気ディ
   スク表面に潤滑剤を塗布し潤滑膜を形成したことを特徴
   とするヘッド接触式磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載のものにおいて、曲面形状
   の摺動面を有する磁気ヘッドが、磁気ディスク表面を潤
   滑膜を介して相対摺動することを特徴とするヘッド接触
   式磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載のものにおいて、凸形状で
   先細り形状の摺動面を有する磁気ヘッドが、磁気ディス
   ク表面を潤滑膜を介して相対摺動することを特徴とする
   ヘッド接触式磁気ディスク装置。
5. 【請求項５】 請求項１記載のものにおいて、磁気ディ
   スク面に形成した潤滑膜が、磁気ヘッドの摺動時に液化
   し、磁気ヘッドの非摺動時には固化することを特徴とす
   るヘッド接触式磁気ディスク装置。
6. 【請求項６】 請求項２記載のものにおいて、磁気ディ
   スク面に塗布する潤滑剤が、磁気ディスクの表面に対す
   る結合力より小さな結合力で磁気ヘッドと結合する潤滑
   剤であることを特徴とするヘッド接触式磁気ディスク装
   置。
7. 【請求項７】 請求項１記載のものにおいて、磁気ディ
   スクの表面が潤滑膜との結合力が大きい物質で形成さ
   れ、磁気ヘッドの表面が潤滑膜との結合力が磁気ディス
   クとの結合力より小さい物質で形成されたことを特徴と
   するヘッド接触式磁気ディスク装置。
8. 【請求項８】 請求項１記載のものにおいて、磁気ヘッ
   ドが凸形状の曲率を有し、接触し相対運動することによ
   り発生する熱によって曲率半径が変化することを特徴と
   するヘッド接触式磁気ディスク装置。
9. 【請求項９】 請求項１記載のものにおいて、磁気ヘッ
   ドが球形の摺動面を有し、磁気ヘッドを構成する磁気ヘ
   ッド素子が磁気ヘッドの中央部より端部寄りに形成され
   ていることを特徴とするヘッド接触式磁気ディスク装
   置。
10. 【請求項１０】 請求項１記載のものにおいて、磁気ヘ
    ッドを支持したアーム上に半導体レーザ素子を有するこ
    とを特徴とするヘッド接触式磁気ディスク装置。