(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ディスクに対し情報の記録及び、又は再生を行なう磁気ヘッドを備え、この磁気ヘッドは前記磁気ディスクに接触して前記の記録及び、又は再生を行なう磁気ディスク装置において、
前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッドに接する面に形成されたカーボン保護膜と該カーボン保護膜の表面にディップ法により形成されたパーフルオロポリエーテル系の潤滑膜とを有し、
前記磁気ヘッドは、前記磁気ディスクと接するコンタクトパット部にＣＶＤ法により形成されたカーボン保護膜を有し、
前記磁気ディスク及び前記磁気ヘッドは、酸素を含む不活性ガスが封入されてなる密封容器内に収容され、
該密封容器内の酸素分圧は、前記磁気ヘッドと前記磁気ディスク面との摺動により発生する前記保護膜の摩耗分を酸化消失させるべく、前記酸素分圧をＸ(atm)とし、前記磁気ヘッドの前記磁気ディスク面に対する押しつけ荷重をＹ(gf)としたとき、ＸとＹの値が、Ｘ≦0.1、0.01≦Ｙ≦5、Ｙ≦1013Ｘ３、Ｙ≦10−３Ｘ−２の関係を全て満たす範囲に設定されてなることを特徴とする磁気ディスク装置。
【発明の詳細な説明】
【産業上の利用分野】
【０００１】
本発明はコンピュ−タの記憶装置などとして用いられる磁気ディスク装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
磁気ディスク装置には、磁気ディスク（以下単に「ディスク」ということがある）の回転による空気流によって磁気ヘッド（以下単に「ヘッド」ということがある）を浮上させて記録再生を行う浮上記録方式と、ディスクとヘッドとが接触した状態で記録再生を行うコンタクトレコ−ディング方式とが知られている。浮上記録方式においては、装置の停止状態ではヘッドとディスクとが接触しており、記録再生時、すなわちディスク回転時にはヘッドが浮上するコンタクト・スタ−ト・ストップ（ＣＳＳ）方式が一般的である。コンタクトレコ−ディング方式に関しては、例えば、特開平４−２５２４８０号公報、特開平５−２８４０３号公報等がある。
【０００３】
ところで、磁気ディスク装置においては、ディスク及びヘッドの摺動による損傷防止が重要な課題である。カ−ボンを主成分とする保護膜を有するディスクでは、摺動によるカ−ボンの摩耗が損傷の主たる原因とされ、その摩耗メカニズムは、大気中においてはカ−ボンの酸化による気化が支配的といわれている（酸化摩耗）。このことから、ＣＳＳ方式の磁気ディスク装置において、該装置を非酸化雰囲気におく技術が提案されている。特開平１−５７４８０号公報には、ヘッドのスライダとディスクとの接触部及びその近傍の雰囲気を、酸素の分圧比が５％以下である不活性ガス雰囲気として、保護膜カーボンの燃焼を防止せんとする技術が開示されている。また、特開平５−２８６４号公報には、装置内に不活性ガスを連続的に導入し、保護膜カーボンの燃焼を防止せんとする技術が開示されている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、浮上記録方式の磁気ディスク装置では、記録再生時、すなわちディスク回転時には、ヘッドとディスクとが接触しないことが前提とされている。つまり、ＣＳＳ方式においては、ヘッドとディスクとの摺動は起動停止時のみに生ずるため、この起動停止時のカーボン保護膜の摩耗の問題は比較的軽微であり、上述の従来の酸化摩耗防止技術はこのようなＣＳＳ方式のものを対象としている。
【０００５】
しかし、上述の従来の酸化摩耗防止技術では、コンタクトレコ−ディング方式のようにヘッドと回転中のディスク面との接触時間が連続的であると、ディスク面とヘッドとが接触しつづけることで機械的な摩耗による摩耗粉の発生が避けられない（機械的摩耗）。すなわち、ディスク面とヘッドとの接触部においては酸素が存在しないか、又は、存在してもごくごく微量であるため、摺動によるカ−ボンの酸化が完全には起こりえないからである。このようにして発生する摩耗粉は、蓄積されることでディスク面の損傷やヘッドクラッシュを引き起こし、装置の寿命を著しく縮める原因となる。
【０００６】
また、従来の酸化摩耗防止技術ではディスク面に対するヘッドの押し付け荷重について考慮してはいない。接触部において酸素が摺動によるカ−ボン酸化を起こしうる一定量存在する場合においても、押し付け荷重が比較的高荷重のときには、カ−ボンの摩耗速度が大きいために酸化摩耗に必要な量の酸素の供給が行われないことにより、また、突発的な衝撃により、摩耗粉を生じやすい。すなわち、機械的摩耗の程度はディスク面に対するヘッドの押し付け荷重の大小に左右され、酸化摩耗の程度はディスク面とヘッドとの接触部周囲の酸素雰囲気の他に、押しつけ加重の大小にも左右される。そのため、従来の酸化摩耗防止技術では、コンタクトレコ−ディング方式などの磁気ディスク装置について、酸化摩耗を十分に抑制しつつ、機械的摩耗によるディスク面の損傷やヘッドクラッシュをも防止して装置の長寿命化を図ることができない。
【０００７】
本発明は、コンタクトレコ−ディング方式の磁気ディスク装置について、酸化摩耗を十分に抑制しつつ、機械的摩耗によるディスク面の損傷やヘッドクラッシュをも防止することができる磁気ディスク装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の磁気ディスク装置は、磁気ディスクに対し情報の記録及び、又は再生を行なう磁気ヘッドを備え、この磁気ヘッドは前記磁気ディスクに接触して前記の記録及び、又は再生を行なう磁気ディスク装置において、前記磁気ディスクは、前記磁気ヘッドに接する面に形成されたカーボン保護膜と該カーボン保護膜の表面にディップ法により形成されたパーフルオロポリエーテル系の潤滑膜とを有し、前記磁気ヘッドは、前記磁気ディスクと接するコンタクトパット部にＣＶＤ法により形成されたカーボン保護膜を有し、前記磁気ディスク及び前記磁気ヘッドは、酸素を含む不活性ガスが封入されてなる密封容器内に収容され、該密封容器内の酸素分圧は、前記磁気ヘッドと前記磁気ディスク面との摺動により発生する前記保護膜の摩耗分を酸化消失させるべく、前記酸素分圧をＸ(atm)とし、前記磁気ヘッドの前記磁気ディスク面に対する押しつけ荷重をＹ(gf)としたとき、ＸとＹの値が、Ｘ≦0.1、0.01≦Ｙ≦5、Ｙ≦1013Ｘ３、Ｙ≦10−３Ｘ−２の関係を全て満たす範囲に設定されてなることを特徴とする。
【作用】
【０００９】
発明者らは、コンタクトレコ−ディング方式などにおいてはヘッドとディスクとの摺動が連続的に起こるため摩耗の制御が極めて重要であり、カ−ボンを主成分とする保護膜を有するディスクを搭載した磁気ディスク装置の摺動信頼性を確保するためには、ヘッドのディスクへの押しつけ荷重とヘッドとディスク面との接触部及びその近傍の雰囲気の設定が更に重要となることを見出した。
【００１０】
そこで、本発明は、磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触部及びその近傍の雰囲気を低分圧酸素雰囲気とし、その酸素分圧は保護膜の摩耗分を酸化消失させる大きさに設定している。摩耗分は磁気ヘッドの磁気ディスク面に対する押しつけ荷重の大きさに対応して生じる量が左右されるので、この設定値は、この押しつけ荷重の大きさに応じて設定すれば、発生する保護膜の摩耗分を酸化消失させることができる。
【００１１】
また、保護膜の摩耗分を酸化消失させる限りにおいて酸素分圧を低く設定し、ヘッドのディスク面に対する押し付け荷重は、衝撃によりカ−ボン保護膜を破壊しない程度に小さく、しかし、ディスク面のうねり及び凹凸に追従していけるのに十分な大きさの範囲に設定すれば、発生する摩耗分を最小限に食い止め、酸化摩耗も十分に抑制できる。従って、コンタクトレコ−ディング方式などの磁気ディスク装置についても、酸化摩耗を十分に抑制しつつ、機械的摩耗によるディスク面の損傷やヘッドクラッシュをも防止して摺動信頼性を向上させ、磁気ディスクや磁気ディスク装置の長寿命化を図ることができる。
【００１２】
ここで、ディスクの保護膜の主成分となるカ−ボンはスパッタ法により形成したカ−ボンでもよく、ＣＶＤ法により形成したカ−ボンでもよい。また、ディスクの保護膜は窒素イオン、ヘリウムイオン、水素イオン等を注入して改質したカ−ボン系保護膜でもよく、アルゴンイオン、窒素イオン等でエッチングすることにより表面処理を行ったカ−ボン系保護膜でもよい。
【００１３】
また、ヘッドとディスク面との接触部及びその近傍に、本発明の分圧の酸素を存在させることにより、摺動によるカ−ボンの酸化を起こし、摩耗粉の蓄積を防止する。よってディスクの損傷やヘッドクラッシュが未然に防がれ、摺動信頼性が向上する。さらに、カ−ボンの酸化は、摺動によるヘッドとディスク面との接触部の温度上昇により起こるため、ヘッドのディスク面に対する押しつけ荷重は、不必要なカ−ボンの酸化が起こらない程度に小さくでき、また、少なくともヘッドとディスクとの接触部及びその近傍の実質的な酸素量を、ヘッドとディスクの摺動により発生したカ−ボン保護膜の摩耗分の酸化に最低限必要な量に設定でき、ヘッドとディスクの摺動によるカ−ボンの酸化摩耗速度は極力低いものとなり、一層信頼性が向上する。
【００１４】
また、ディスクのカ−ボン系保護膜上にパ−フルオロポリエ−テル系の潤滑膜が形成されているから、ヘッドのディスク面への押し付け荷重は、潤滑膜の衝撃による消失を抑制する範囲の軽荷重領域に設定でき、また少なくともヘッドとディスク面との接触部及びその近傍の雰囲気が低分圧酸素雰囲気に設定されているため、潤滑膜の酸化反応による損傷も抑制され、より信頼性が向上する。
【００１５】
また、ディスクとヘッドを密封容器の中に収容し、この容器内に酸素のほかに不活性ガスを封入することで、ヘッドとディスク面との接触部において、摺動によるカ−ボン酸化以外の化学的反応性を低下させ、より一層ディスクに対するヘッドの摺動信頼性が向上する。また、密封容器内部の部品全体の酸化が抑制されるため、装置の長期的信頼性が向上する。
【００１６】
さらに、スライダがディスクと接触する部分にコンタクトパットを設け、そのコンタクトパット部の材質にもカ−ボンを用いているので、ヘッドとディスクの摺動により摩耗する材質がカ−ボンのみとなり、摺動によりヘッド、ディスク相方が酸化摩耗し、酸化摩耗により摩耗粉の蓄積が防がれ、さらに摺動信頼性が向上する。
【実施例】
【００１７】
以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。図1は本発明の第１の実施例である磁気ディスク装置の概略構成を説明する図である。１は磁気ヘッド、２はキャリッジ、３は磁気ヘッド１の移動機構、４はカ−ボンを主成分とする保護膜を有する磁気ディスク、５は磁気ディスク４の回転機構、６は磁気ヘッド１、磁気ディスク４を含むこれらの機構を密封する密封容器である。密封容器６内には酸素を含む不活性ガスが封入されている。
【００１８】
ヘッド１は以下のように作製した。スライダとしてアルミナとチタンカ−バイドの混合焼結体よりなる高剛性ビ−ム（幅約１ｍｍ、長さ約１２ｍｍ、厚さ約０．５ｍｍ）を用い、このスライダの端部にインダクティブヘッドとＭＲヘッドより構成された記録再生分離ヘッドを、リソグラフィ−プロセスにより形成する。スライダ側のコンタクトパット部には、Ｃ保護膜２０ｎｍをＣＶＤ法により形成する（何れも図示せず）。
【００１９】
ディスク４は以下のように作製した。直径２．５インチのガラスの基板上に、Ｃｒ下地膜１００ｎｍ、ＣｏＣｒＴａ磁性膜３０ｎｍ、Ｃ保護膜２０ｎｍをスパッタ法により形成する。保護膜表面にはパ−フルオロポリエ−テル系の潤滑膜を３ｎｍ、ディップ法により形成する（何れも図示せず）。
【００２０】
これらのディスク４及びヘッド１を用いて、図１に示した磁気ディスク装置を構成し、ヘッド１のディスク４面への押し付け荷重と、容器６内の実質的な酸素分圧を変動させ、各々の環境下で１０００時間の連続摺動試験を行い、試験後にディスク４表面の摩耗状況を観察した。
【００２１】
観察結果を図２に示す。図２は密封容器６内の酸素分圧Ｘと磁気ヘッド１の押しつけ荷重Ｙとの関係における、本実施例の連続摺動試験後のディスク４面の状況を示す図である。同図において、二重丸は摩耗が確認されなかったことを、白丸は摩耗粉が確認されたことを、白三角は酸化により比較的少量のカ−ボンが消費された痕跡が認められたことを、黒三角は酸化により比較的大量のカ−ボンが消費された痕跡が認められたことを、それぞれ示す。また黒丸はディスクまたはヘッドの損傷が著しい、いわゆるクラッシュ状態になったことを示す。
【００２２】
酸素分圧Ｘが極端に低い領域においては、カ−ボンの摩耗において機械的摩耗が支配的となり、生成した摩耗粉が蓄積し、荷重が大きいと短時間でクラッシュを招き、よって荷重Ｙが軽荷重であっても磁気ディスク装置の寿命が比較的短くなることが伺える。酸素分圧Ｘの高い領域では、押しつけ荷重Ｙにかかわらずカ−ボンの酸化摩耗速度が比較的大きく、よってディスク４の長寿命が期待できないことが伺える。また、荷重Ｙが非常に大きい領域においては、摺動によるヘッド１とディスク４面との接触部の温度上昇が起こりやすく、上昇度も大きいために、酸素分圧Ｘを調整しても酸化摩耗速度が大きくなることが伺える。なお、荷重Ｙが０．０１（ｇｆ）以下の領域では、ヘッド１がディスク４のうねりに追従できず、安定な摺動試験ができなかった。
【００２３】
本摺動試験より、実質的な酸素分圧をＸ(ａｔｍ)、ヘッド１のディスク４面への押し付け荷重をＹ(ｇｆ)としたときに、少なくとも、Ｘ≦０．１、０．０１≦Ｙ≦５、Ｙ≦１０１３Ｘ３、Ｙ≦１０−３Ｘ−２で規定されるような領域（図２において斜線で示した領域）内で酸素分圧Ｘと押し付け荷重Ｙを設定する場合においては、実質的に酸化摩耗のみが生ずるため、機械的摩耗による摩耗粉の発生が見られず、なおかつ酸化摩耗の進行速度が抑えられ、磁気ディスク、磁気ディスク装置の長寿命化が期待できることが本摺動試験から認められる。
【００２４】
また、ディスク４とヘッド１を密封容器６の中に収容し、この容器６内に酸素のほかに不活性ガスを封入したことで、ヘッド１とディスク４面との接触部において、摺動によるカ−ボン酸化以外の化学的反応性をも低下させ、より一層ディスク４に対するヘッド１の摺動信頼性が向上する。この不活性ガスとしては、窒素、水素、ヘリウム、ネオン、アルゴンなどを用いることができる。また、密封容器６内部の部品全体の酸化が抑制されるため、磁気ディスク装置の長期的信頼性が向上する。
【００２５】
ディスクのカ−ボン系保護膜上にパ−フルオロポリエ−テル系の潤滑膜などが形成されている場合には、ヘッド１のディスク４面への押し付け荷重は、潤滑膜の衝撃による消失を抑制する範囲の軽荷重領域に設定でき、また少なくともヘッド１とディスク４面との接触部及びその近傍の雰囲気が低分圧酸素雰囲気に設定されているため、潤滑膜の酸化反応による損傷も抑制され、より信頼性が向上することも期待できる。
【００２６】
なお、密封容器６に通気口を設け、酸素分圧となる量の酸素を含む不活性ガスを供給する装置を設けるなどすれば、例えば定期的に、この装置で不活性ガスを密封容器６内に供給することで、密封容器６内の低分圧酸素雰囲気の制御についての信頼性を向上させることができる。
【００２７】
次に本発明の第２の実施例について説明する。図３は本発明の第２の実施例である磁気ディスク装置の概略構成を説明する図である。図３において図１と同一の符号は第１の実施例の部材と同様の部材ゆえ、説明を省略する。本実施例においては密閉容器６に通気口７を設け、この通気口７に気体選択性のフィルタ８を設けている。フィルタ８は吸着法などによってＯ２、Ｎ２などを選択的に透過する膜を設けていて、これにより、Ｏ２などの気体を選択的に透過させて、密閉容器６内を第１の実施例と同様の酸素分圧となるように調節することができる。これにより、通常は通気口７に蓋をし、例えば定期的に、この蓋を外し、密封容器６内をフィルタ８で上述の低分圧酸素雰囲気に設定することにより密封容器６内の低分圧酸素雰囲気の制御についての信頼性を向上させることができる。
【００２８】
このような、低分圧酸素雰囲気の制御についての信頼性を向上させる手段としては、その他に、次のような手段を用いることができる。第１に、密封容器６内の酸素分圧を制御する酸素ポンプ装置を設け、この酸素ポンプ装置による酸素分圧の制御により密封容器６内に上述の低分圧酸素雰囲気を形成することが考えられる。この酸素ポンプ装置は、一対の電極を備え、この電極間に酸素イオン導電体の固体電解質を挿入し、電極の一方は容器６内の環境に、他方は容器６外の環境に接するようにすることで、容器６内の実質的な酸素分圧を制御するものである。
【００２９】
第２に密封容器６内に可逆的に酸素を吸脱着する酸素吸脱着材を収容し、この酸素吸脱着材による酸素の吸脱着により容器６内を上述の低分圧酸素雰囲気とすることが考えられる。このような酸素吸脱着材としては、活性炭を用いることができる。また、三菱ガス化学社の酸化鉄（商標名：エージレス）を用いることもできる。これは、鉄の酸化平衡を利用するもので、触媒の組合せにより酸素濃度の調節を可能とするものである。
【００３０】
また、上記何れの実施例においても、磁気ヘッド１のスライダ部分の材質はカ−ボンより高硬度の材質を用いることが望ましい。スライダ材質としてカ−ボンより高硬度の材質を用いることにより、ディスク４のカ−ボン系保護膜側のみが摩耗し、摺動によるスライダ側からの摩耗粉は発生せず、カ−ボン保護膜のみが酸化摩耗するため摩耗粉の蓄積が防がれ、さらに摺動信頼性を向上させることができるからである。
【００３１】
さらに、磁気ヘッド１のスライダ部分の磁気ディスク４と接する部位にコンタクトパット部を設け、このコンタクトパット部にカ−ボン膜を形成するようにしてもよい。これにより、ヘッド１とディスク４の摺動により摩耗する材質がカ−ボンのみとなり、摺動によりヘッド１、ディスク４相方が酸化摩耗し、酸化摩耗により摩耗粉の蓄積が防がれ、さらに摺動信頼性を向上させることができるからである。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明した本発明によれば、コンタクトレコ−ディング方式の磁気ディスク装置において、酸化摩耗を十分に抑制しつつ、機械的摩耗によるディスク面の損傷やヘッドクラッシュをも防止して、摺動信頼性を向上させ、磁気ディスクや磁気ディスク装置の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】  本発明の第１の実施例である磁気ディスク装置の概略構成を説明する図である。
【図２】  本発明の第１の実施例で、密封容器内の酸素分圧Ｘと磁気ヘッドの押しつけ荷重Ｙとの関係における連続摺動試験後のディスク面の状況を示す図である。
【図３】  本発明の第２の実施例である磁気ディスク装置の概略構成を説明する図である。
【符号の説明】
【００３４】
１ 磁気ヘッド
２ キャリッジ
３ 磁気ヘッド移動機構
４ カ−ボンを主成分とする保護膜を有する磁気ディスク
５ 磁気ディスク回転機構
６ 密封容器
７ 通気口
８ フィルタ
【図１】
0003658672.tif 000002
【図２】
0003658672.tif 000003
【図３】
0003658672.tif 000004