Brevet FR2583561A1 — publié le 19861219

DISPOSITIF D'ENREGISTREMENT VERTICAL A DISQUE RIGIDE La présente invention concerne un dispositif d'enregistre- ment magnétique mettant en oeuvre un disque rigide et elle concerne, en particulier, un dispositif d'enregistrement magnétique vertical ayant une densité élevée d'enregistrement. Comme support d'enregistrement magnétique du type disque, on connaît non seulement un disque souple ou disquette mettant en oeuvre une feuille souple constituée d'un film de polyester, mais également un disque rigide mettant en oeuvre un substrat rigide (non souple) constitué d'aluminium. Un disque rigide est meilleur qu'un disque souple pour obtenir une vitesse élevée de fonctionne- ment du support d'enregistrement, et une densité élevée d'enregis- trement. On a généralement utilisé un dispositif d'enregistrement longitudinal dans lequel la magnétisation est réalisée dans le plan d'un film, ainsi qu'une tête flottante. Cependant, un dispositif d'enregistrement longitudinal a pour inconvénient de ne pas avoir une résolution ou une densité d'enregistrement tellement élevée en raison de la présence d'une démagnétisation,même quand la longueur d'entrefer d'une tête est suffisamment petite, et que la hauteur de flottement d'une tête est suffisamment faible. D'autre part, le dispositif d'enregistrement vertical dans lequel la magnétisation est engendrée dans la direction de l'épais- seur ne présente pas de démagnétisation et, par conséquent, le dis- positif d'enregistrement vertical est intéressant pour obtenir une densité élevée d'enregistrement. Dans un dispositif d'enregistrement vertical, on utilise comme support d'enregistrement un film magnéti- que anisotrope qui a un axe doux de magnétisation dans la direction de l'épaisseur et un axe dur de magnétisation dans le plan du film. La Figure 1 des dessins annexés représente des courbes en- tre la hauteur de flottement h1 de la tête magnétique par rapport à la surface du support et la densité d'enregistrement D50 (en kilo FRPI = kilo-inversion de flux par pouce (25,4 mm)). La courbe L1 représente les caractéristiques d'un disque rigide d'enregistre- lO ment longitudinal, et la courbe L2 représente les caractéristiques d'un disque rigide magnétique vertical. La densité D50 indique la densité d'enregistrement o le niveau de sortie reproduit est égal à 50% par rapport au niveau pour une densité d'enregistrement suf- fisamment faible. L'unité FRPI (inversions de flux par pouce) in- dique le nombre de magnétisations dans un pouce (25,4 mm). Comme le montre la Figure 1, la densité d'enregistrement d'un support d'enregistrement longitudinal se sature quand la hau- teur d'une tête est inférieure à 0,2 micion. D'autre part, la densi- té d*enregistrement D50 d'un support d'enregistrement vertical au9- mente de façon exponentielle quand la hauteur de flottement d'une tête est diminuée. En particulier, un support d'enregistrement ver- tical est supérieur à un support d'enregistrement longitudinal quand la hauteur d'une tête est inférieure à 0,2 micron (un). Le support d'enregistrement vertical a une densité d'enregistrement maximale quand hI1 = 0, c'est-à-dire, quand une tête es- er. notact avec un support d'enregistrement. Cependant, un support d'enregistrement antérieur a pour in- convénient, quand une tête est en contact avec un support d'enregis- trement, qu'un frottement entre la tête et le support d'enregistre- ment pendant le déplacement relatif de la tête et du support entrai- ne un écrasement de la tête, et qu'à la fois la tête et le support d'enregistrement sont détruits en un court intervalle de temps. C'est la raison pour laquelle on a utilisé une tête flottante dans un dispositif d'enregistrement longitudinal classique. Afin d'élimi- ner l'écrasement de la tête, on choisit dans l'art antérieur une hauteur de flofLeneir à 3C00 A. hauteur de flouLemu,c $ujpéieue i 3C00 A. Par conséquent, un but de la présente invention est de surmonter les inconvénients et les limitations d'un dispositif d'en- Iegistiement magnétique antérieur en fournissant un dispositif d'en- registrement magnétique nouveau et perfectionné. Un but également de la présente invention est de fournir un dispositif d'enregistrement magnétique qui ait une résolution éle- vée ou une densité élevée d'enregistrement, et qui ne donne pas lieu à un écrasement de tête,même quand la tête est directement en con- tact avec le support d'enregistrement. Ces buts et d'autres sont atteints au moyen d'un dispositif d'enregistrement vertical dans lequel est mis en oeuvre un support de disque rigide comprenant un substrat rigide constitué d'une céra- mique, un film magnétique anisotrope placé sur le substrat et dont la rugosité de surface maximale Rma du disque est inférieure à o max 50 A, et dans lequel une tête est directement en contact avec le support. D'autres caractéristiques et avantages de la présente inven- tion seront mis en évidence dans la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 représente des courbes entre la hauteur d'une tête flottante et la densité d'enregistrement; la Figure 2 représente des courbes entre la rugosité de sur- face d'un support d'enregistrement et la longévité d'un disque ri- gide c'eniecistrement vertical; la igure 3 représente des courbes entre la rugosité de surface et le rendement de production pour deux substrats; la Figure 4 et la Figure 5 représentes des coupes de struc- tures d'un support de disque rigide d'enregistrement vertical selon la présente invention; la Figure 6 et la Figure 7 représentent des coupes d'autres structures d'un support de disque rigide d'enregistrement vertical selon la présente invention; et la Figure 8 représente une tête utilisée dans la présente invention. 83561 Les éléments principaux qui limitent la densité d'enregis- trement dans un disque rigide sont la longueur d'entrefer de la tête, la démagnétisation du support d'enregistrement qui dépend principalement de l'épaisseur du film magnétique, et la hauteur de flottement de la tête. Dans un dispositif d'enregistrement longitu- dinal classique, ces trois éléments ont des poids semblables. Parmi ceux-ci, la longueur d'entrefer de la tête peut être suffisamment inférieure pour fournir une densité plus élevée d'enregistrement. Dans un dispositif d'enregistrement vertical, la démagnétisation ne limite pas la densité d'enregistrement. Par conséquent, le seul élément qui limite la densité d'enregistrement est la hauteur de flottement de la tête. Par conséquent, on s'est efforcé de se con- centrer sur la réduction de la hauteur de flottement, ou sur la mise en contact de la tête avec le support d'un disque rigide qui tourne rapidement. Cette recherche a montré que la longévité ou la durée de vie d'un disque rigide d'enregistrement vertical qui se déplace par rap- port à une tête d'enregistrement/de reproduction qui est en contact avec le support dépend beaucoup de la nature de la surface du sup- port d'enregistrement. En particulier, on s'est rendu compte que la durée de vie dépendait de la rugosité de surface du support, et du substrat ou base du support. Une expérience a été menée dans laquelle on a produit cer- tains supports d'enregistrement ayant différentes rugosités de sur- face. La rugosité de surface maximale est définie par la différence maximale Rmax entre le point le plus haut et le point le plus bas dans une zone prédéterminée sur la surface du support d'enregiszre- ment. On a utilisé l'appareil Talystep fabriqué par Rank Taylor Hobson Co. en Grande Bretagne, pour mesurer la rugosité de surface. L'appareil Talystep mesure la rugosité de surface en explorant la surface avec un stylet de lecture. La Figure 2 représente les résultats expérimentaux entre la rugosité de surface ou la granulation de surface d'un support d'enregistrement et le nombre de tests de CSS (temps de début et d'arrêt de contact) jusqu'à ce qu'on observe un écrasement de tête. 83561 Chaque test de CSS consiste à déplacer un support avec la tête en contact avec le support jusqu'à ce que la vitesse atteigne la vi- tesse de fonctionnement, et à arrêter le support. Le test a été répété 100.000 fois avec la hauteur de tête comme paramètre hl= O, h = 0,1 pm, et h1 = 0,2 Pm. L'expérience a montré que, lorsque h1= 0,2 pm, l'écrasement de tête ne se produisait pas si la rugosité de surface Rmax était égale à 200 A. Cependant, quand la hauteur h1 est inférieure à 0,1 um, l'écrasement de tête se produit,même quand la rugosité de surface Rmax est environ égale à 100 A dans 20000 tests de CSS. I1l est évident que la longévité n'est pas satisfaisante dans ce cas. L'expérience a révélé en outre que, lorsque la rugosité de a surface maximale Rmax était inférieure à 50 A, il ne se produisait pas d'écrasement de tête,même quand h1 = 0, c'est-à-dire, quand la tête est directement en contact avec le support d'enregistrement. La pression de contact entre la tête et le support d'enre- gistrement est de préférence inférieure à 10 grammes et de préfé- rence encore comprise entre 8 grammes et 10 grammes, quand la tête est en contact avec le support. On doit remarquer sur les Figures 1 et 2 que, lorsque la hauteur hi de la tête est égale à 0, et que la rugosité de surface maximale Rma est inférieure à 50 A, la longévité à la fois de la max tête et du support d'enregistrement est satisfaisante (pour un nom- bre de tests de CSS supérieur à 100.000), et qu'on obtient une densité élevée d'enregistrement dans un disque rigide d'enregistre- ment vertical. On a mené encore une autre expérience dans laquelle on a contrôlé le substrat d'un disque magnétique pour obtenir une sur- face lisse. La Figure 3 représente des courbes expérimentales entre la rugosité de surface et le rendement de fabrication pendant l'opé- ration de polissage d'un substrat. Le test a été réalisé pour un substrat d'aluminium antérieur et pour un substrat constitué d'un verre à résine de silicate d'alumine. Sur la Figure 3, l'axe hori- zontal représente la rugosité de surface Rmax, l'axe vertical re- présente le rendement de fabrication pendant l'opération depolissage, la courbe A représente le cas d'une céramique de verre à résine de 83561 silicate d'alumine, et la courbe B représente le cas d'un substrat d'aluminium antérieur. Comme le montre la Figure 3, quand la rugo- o sité de surface Rmax est inférieure à 50 A, le rendement de fabrica- tion n'est que de 20-30% dans le cas d'un substrat d'aluminium. D'autre part, quand un substrat est constitué de verre à résine de silicate d'alumine, le rendement de fabrication est supérieur à o %, même quand la rugosité de surface Rmax est inférieure à 50 A. En conséquence, il est clair qu'un verre à résine de silicate d'alu- mine est préférable comme substrat d'un disque rigide d'enregistre- ment vertical. Généralement, un substrat de céramique est préféra- ble à un substrat de métal comme substrat lisse pour un support d'enregistrement vertical. Les Figures 4 et 5 représentent des exemples de réalisation d'une coupe du présent disque rigide. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 4, la référence numérique 1 indique un substrat rigide constitué de céramique. Un verre à résine de silicate d'alumine est un exemple de réalisation de cette céramique. La référence numéri- que 2 indique une couche magnétique ayant une perméabilité élevée qui est placée sur le substrat 1 soit directement, soit par l'inrer- médiaire de la couche de base. La référence numérique 3 indique u'"e couche anisotrope verticale placée sur la coucne magnétique 2 soi: directement, soit par " intermédiaire d'une couche intelmédiaire. Dans l'exemple de réalisation de la Figure 5, la couche magnétique 2 de la Figure 4 est omise, et la couche anisotrope verticale 3 placée sur le substrat 1 soit directement, soit par l'intermédiair:e de là couche de base. Dans chacun des exemples de réalisation, on peut placer une couche de protection sur la couche anisotrope ver- ticale 3. L'exemple de la couche magnétique 2 est constitué par u2 supermalloy à Ni-Fe-Mo en série ou un permalloy à Ni-Fe en série, et l'exemple de la couche anisotrope verticale 3 est constitué par un alliage de Co-Cr (Cobalt-Chrome) obtenu par une opération de pulvérisation cathodique. Le film anisotrope vertical est fixé par une opération de pulvérisation cathodique, ou par une opération d'évaporation pour obtenir des caractéristiques d'anisotropie convenables telles que l'axe doux de magnétisation soIt dans la direction de l'épaisseur 83561 et que l'axe dur de magnétisation soit dans le plan du film. Les Figures6 et 7 représentent des modifications de la pré- sente invention. Sur la Figure 6, des couches de supermalloy 2 et 2a sont fixées sur les deux surfaces du substrat 1, et une paire de films anisotropes verticaux 3 et 3a sont fixés sur les deux surfa- ces. Sur la Figure 7, une paire de films anisotropes verticaux 3 et 3a sont fixés sur les deux surfaces du substrat 1. La Figure 8 représente une structure d'une tête qui est uti- lisée dans la présente invention, o la tête fonctionne en étant en contact avec le support d'enregistrement. Sur la Figure 8, la réfé- rence numérique 4 indique un curseur constitué de céramique, la ré- férence 5 indique une tête en couche mince prévue sur un plan du curseur, et la référence 6 indique des fils conducteurs pour relier la tête à un circuit extérieur. Il est également possible d'utiliser dans la présente invention une autre structure qui comprend une tête monolithique comportant un curseur comme partie de la tête. La structure d'une tête peut être classique en comportant un entrefer dans une structure en anneau en forme de C. Comme on l'a mentionné en détail olus haut, selon la présen- te invention, on a trouvé un disoue d'enregistrement magnétique avec du verre à résine de silicate d'alumine comportant un film anisotro- pe magnétique vertical ayant une rugosité de surface maximale R 0 Max inférieure à 50 A. Ce support a une excellente longévité ou durée de vie, même quand une tête magnétloue fonctionne en étant en con- tact avec le support, et il ne se produit aucun écrasement de tête. Par conséquent, on obtient un dispositif d'enregistrement vertical qui permez d'avoir une densité élevée d'enregistrement et une réso- lution élevée supérieure à 200 KFRPI. De ce qui précède il ressort maintenant qu'on a trouvé un dispositif d'enregistrement magnétique nouveau et perfectionné. On doit remarquer évidemment que les exemples de réalisation définis ne sont donnés que simplement à titre d'illustration et qu'ils ne sont pas destinés à limiter le cadre de l'invention. Par conséquent, on se référera aux revendications annexées,plutBt qu'à la descrip- tion,qui indiquent le cadre de l'invention. 83561 REVENDICATIONS 1. Disque rigide d'enregistrement vertical comprenant un substrat rigide constitué de céramique, et un film magnétique ani- sotrope vertical couplé au substrat, caractérisé en ce que le sub- o strat la unerugosité de surface maximale Rmax inférieure à 50 A. 2. Disque rigide d'enregistrement vertical selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que la céramique est un verre à résine de silicate d'alumine. 3. Disque rigide d'enregistrement vertical selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce qu'un autre film magnétique(2,2a)est prévu entre le substrat et le film magnétique anisotrope vertical (3,3a). 4. Disque rigide d'enregistrement vertical selon la revendi- cation 1, caractérisé en ce que le film magnétique anisotrope verti- cal est constitué de Co-Cr. 5. Dispositif pour enregistrer et reproduire des informa- tions sur un support d'enregistrement magnétique en utilisant une tête magnétique par un déplacement relatif entre la tête et le sup- port d'enregistrement, comprenant un disque rigide d'enregistrement vertical caractérisé en ce-Qu'il comporte un substrat de disque ri- gide 1 constitué de verre à résine de silicate d'alumine et un film magnétique anisotrope vertical (3,3a) couplé au substrat, la rugosi- o té de surface maximale Rmax du disque étant inférieure à 50 A et la distance entre la tête et le disque en fonctionnement étant infé- rieure à 0,1 micron. 6. Dispositif pour enregistrer et reproduire des inorma- tions selon la revendication 5, caractérisé en ce que la distance est nulle. 7. Dispositif pour enregistrer et reproduire des informa- tions selon la revendication 6, caractérisé en ce que la pression de contact entre la tête et le support est inférieure à 10 grammes.