(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
テイクオフ動作時のヘッドスライダ浮上姿勢推移から導出されるスライダ浮上時のピッチ角上昇周速値と、実際にヘッドスライダがディスクから離れる周速値との差を計測し、前記ピッチ角上昇周速値と前記ヘッドスライダがディスクから離れる周速値との差を比較することによって、ディスク表面に塗布された潤滑層と走行中のヘッドスライダ間に発生するメニスカス力の大きさを評価することを特徴とする磁気ディスク評価方法。
【請求項２】
潤滑層が形成されたディスクを用意する第１の工程と、
前記ディスクの潤滑層とヘッドスライダとを接触させ、前記ディスクと前記ヘッドスライダとの接触を維持可能な所定の周速によって、前記ディスクを回転させる第２の工程と、
前記所定の周速よりも大きな周速である、複数の周速の各々について、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角を測定して、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角が急激に上昇する第１の周速を取得し、かつ前記複数の周速の各々に対して、前記潤滑層と前記ヘッドスライダとが接触しているか否かを判断して、前記ヘッドスライダが前記潤滑層から離れる第２の周速を取得する第３の工程と、
前記第１の周速と前記第２の周速との差を取得する第４の工程と
を有することを特徴とする磁気ディスク評価方法。
【請求項３】
前記３の工程では、前記複数の周速に対する、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角のプロファイルである第１のプロファイルを作成し、該第１のプロファイルに基づいて前記第１の周速を取得することを特徴とする請求項２に記載の磁気ディスク評価方法。
【請求項４】
前記第３の工程では、
前記複数の周速の各々に対して、前記ヘッドスライダの前記潤滑層からの浮上量を測定しており、
前記複数の周速に対する前記ヘッドスライダの前記潤滑層からの浮上量のプロファイルである第２のプロファイルを作成し、該第２のプロファイルに基づいて前記第２の周速を取得することを特徴とする請求項２または３に記載の磁気ディスク評価方法。
【請求項５】
ヘッドスライダと、
潤滑層を有するディスクと前記ヘッドスライダとの接触を維持可能な所定の周速よりも大きな周速である複数の周速の各々に対して、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角を測定して、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角が急激に上昇する第１の周速を取得する手段と、
前記複数の周速の各々に対して、前記潤滑層と前記ヘッドスライダとが接触しているか否かを判断して、前記ヘッドスライダが前記潤滑層から離れる第２の周速を取得する手段と
を備えることを特徴とする磁気ディスク評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク評価方法に関し、より詳細には、磁気ディスク表面に形成される潤滑層のメニスカス力を相対評価する磁気ディスク評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の磁気記録装置の記録密度向上に伴って、磁気ヘッドスライダの浮上量（ＦＨ）は１０ｎｍを下回る値となっており、ヘッドスライダと磁気ディスクとの間欠的な接触は不可避な状態となっている。そのため、磁気ディスクの表面には一般に、ヘッドスライダとディスクとの間の固体接触を防ぐために、ＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）と呼ばれるフッ素系潤滑剤等が１．０〜２．０ｎｍ程度の厚さで塗布され、潤滑層が形成されている。しかし、潤滑層は間欠的な接触状態に置かれると、ディスク表面からヘッドスライダ表面へ移動（移着）しやすくなり、移着量が多くなると、ヘッドスライダとディスクとの間に潤滑層の架橋が形成され、メニスカス力と呼ばれる吸着力が発生する。このメニスカス力が、安定的なヘッドスライダの浮上を妨げる要因となる。そのため、メニスカス力の発生を抑制させる潤滑方法の開発ならびに、開発を実施する上でメニスカス力を評価する方法の確立が課題となっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４７８４１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、磁気ディスク上を走行中のヘッドスライダに作用する潤滑層のメニスカス力を評価する手法はこれまで存在せず、新たな潤滑層を検討する上で大きな問題となっていた。
【０００５】
本発明は、このような問題を鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、磁気ディスク上を走行中のヘッドスライダに作用する、潤滑層のメニスカス力の大きさを評価可能な磁気ディスク評価方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、磁気ディスク評価方法であって、テイクオフ動作時のヘッドスライダ浮上姿勢推移から導出されるスライダ浮上時のピッチ角上昇周速値と、実際にヘッドスライダがディスクから離れる周速値との差を計測し、前記ピッチ角上昇周速値と前記ヘッドスライダがディスクから離れる周速値との差を比較することによって、ディスク表面に塗布された潤滑層と走行中のヘッドスライダ間に発生するメニスカス力の大きさを評価することを特徴とする。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、磁気ディスク評価方法であって、潤滑層が形成されたディスクを用意する第１の工程と、前記ディスクの潤滑層とヘッドスライダとを接触させ、前記ディスクと前記ヘッドスライダとの接触を維持可能な所定の周速によって、前記ディスクを回転させる第２の工程と、前記所定の周速よりも大きな周速である、複数の周速の各々について、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角を測定して、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角が急激に上昇する第１の周速を取得し、かつ前記複数の周速の各々に対して、前記潤滑層と前記ヘッドスライダとが接触しているか否かを判断して、前記ヘッドスライダが前記潤滑層から離れる第２の周速を取得する第３の工程と、前記第１の周速と前記第２の周速との差を取得する第４の工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の磁気ディスク評価方法であって、前記３の工程では、前記複数の周速に対する、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角のプロファイルである第１のプロファイルを作成し、該第１のプロファイルに基づいて前記第１の周速を取得することを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項２または３に記載の磁気ディスク評価方法であって、前記第３の工程では、前記複数の周速の各々に対して、前記ヘッドスライダの前記潤滑層からの浮上量を測定しており、前記複数の周速に対する前記ヘッドスライダの前記潤滑層からの浮上量のプロファイルである第２のプロファイルを作成し、該第２のプロファイルに基づいて前記第２の周速を取得することを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載発明は、磁気ディスク評価装置であって、ヘッドスライダと、潤滑層を有するディスクと前記ヘッドスライダとの接触を維持可能な所定の周速よりも大きな周速である複数の周速の各々に対して、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角を測定して、前記潤滑層の表面と前記ヘッドスライダとの成す角が急激に上昇する第１の周速を取得する手段と、前記複数の周速の各々に対して、前記潤滑層と前記ヘッドスライダとが接触しているか否かを判断して、前記ヘッドスライダが前記潤滑層から離れる第２の周速を取得する手段とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
以上説明したように、本発明によれば、磁気ディスク上を走行中のヘッドスライダに作用する、潤滑層のメニスカス力の大きさを相対評価する方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。  
図１は、ヘッドスライダ及びディスクの垂直断面図であり、図２は、ヘッドスライダ再浮上時の周速と、ヘッドスライダ浮上量及びピッチ角との関係を示すグラフである。
【００１３】
まず、ガラスディスク５上へカーボンなどからなる保護層４を成膜し、最表面に潤滑剤を塗布して潤滑層２を形成する。このようにして、後述するフライングハイトテスタによってヘッドスライダの浮上量を測定するためのディスクを作製する。潤滑層２を形成したディスクを回転させ、ディスク上でヘッドスライダ１を浮上させ、フライングハイトテスタと呼ばれるヘッド浮上量測定装置を用いてヘッドスライダの浮上量を測定可能な状態とする。なお、フライングハイトテスタと呼ばれるヘッド浮上量測定装置は、ヘッドスライダの浮上姿勢を測定する装置であり、ヘッドスライダの浮上量だけではなく、後述するヘッドスライダのピッチ角もあわせて測定することができる。フライングハイトテスタの原理については、特許文献１に詳しい。
【００１４】
次いで、ディスク回転数を減少させてヘッドスライダ浮上量を低減させ、一旦ヘッドスライダ１とディスクとを接触させる。このようにして、ヘッドスライダ１と潤滑層２とを接触させる。ヘッドスライダとディスクとが接触したかどうかの判断は、ヘッドスライダ取り付け部付近に設置したＡＥ（アコースティックエミッション）センサにて行う。このＡＥセンサの出力値によっても、ヘッドスライダの潤滑層からの浮上量を測定することができる。
【００１５】
なお、本実施形態では、ヘッドスライダとディスクとが接触したかどうかの判断は、ＡＥセンサを用いて行うがこれに限定されない。例えば、ＡＥセンサの他に、ヘッドスライダ背面からレーザーを当て、ヘッドスライダの振動を検知し、接触時には振動が非常に大きくなるということで接触したかどうかを判断することができる、レーザードップラー振動計など、ヘッドスライダとディスクとの接触を検知できる手段であればいずれの手段を用いることができる。
【００１６】
ヘッドスライダとディスクとが接触すると、ヘッドスライダはディスク面に対しほぼ平行な姿勢で摺動状態となる。その後、徐々にディスク回転数を増し、ヘッドスライダ浮上量を増加させると、図１（ａ）のようにヘッドスライダ１のピッチ角６が急上昇する。ピッチ角６とは、ディスクの表面（潤滑層の表面）とヘッドスライダとが成す角である。ヘッドスライダとディスクとの間にあるディスク表面に形成された潤滑層によるメニスカス力が十分小さい場合、ヘッドスライダはディスク面から離れ再浮上する。しかしながら、メニスカス力が大きい場合は、ピッチ角が急上昇した後も図１（ｂ）のように、潤滑層２により形成されたメニスカス（潤滑剤の架橋）３によってヘッドスライダがディスク表面から離れることができず、さらにディスク回転数を増加させなければ再浮上することができない。例えば、図２に示すように、ピッチ角の急上昇がディスクの周速７．５ｍ／ｓｅｃにおいて生じても、ヘッドスライダは再浮上せず、周速７．８ｍ／ｓｅｃに達した場合に再浮上する。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態に係る、ヘッドスライダのピッチ角およびヘッドスライダ浮上量と、ディスクの周速との関係を示した図である。図２において、符号２３は、ディスクの周速に対するピッチ角のプロットであり、符号２４は、ディスクの周速に対するヘッドスライダ浮上量のプロットである。符号２１は、プロット２３における、急激にピッチ角が上昇する領域であり、後述のピッチ角−ＴＯＶに対応する。また、符号２２は、プロット２４における、急激にヘッドスライダ浮上量が上昇する領域であり、後述のＦＨ−ＴＯＶに対応する。
【００１８】
このように、図２におけるピッチ角上昇周速値（本明細書では、「ピッチ角−ＴＯＶ」とも呼ぶ）と、ヘッドスライダがディスクから離れる周速値（本明細書では、「ＦＨ−ＴＯＶ」とも呼ぶ）との差が生じるのは、ディスクとスライダとの間に存在する潤滑層によるメニスカス力に起因する。
【００１９】
メニスカス力がほとんど無い場合、ディスクの周速がピッチ角−ＴＯＶに達すると、ピッチ角が急上昇し、該上昇と共にヘッドスライダ１は潤滑層２から離れる、すなわち、ヘッドスライダ浮上量も急激に上昇する。しかしながら、メニスカス力が存在すると、ディスクの周速がピッチ角−ＴＯＶに達し、ピッチ角が急上昇しても、メニスカス３によって、すなわちメニスカス力によってヘッドスライダ１は潤滑層２から離れられない。この場合、周速を上げて、ピッチ角−ＴＯＶよりも大きな周速とならなければ、ヘッドスライダ１は潤滑層２から離れることはできない。このピッチ角−ＴＯＶよりも大きく、ヘッドスライダ１が潤滑層２から離れる周速がＦＨ−ＴＯＶとなる。そして、メニスカス力が大きい程、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差は大きくなる。実際にヘッドスライダ表面を観察すると、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差が大きくなるほど（ヘッドスライダがディスク表面（潤滑層表面）から離れにくくなるほど）、ヘッドスライダ末端（ディスクと接触する領域）に潤滑層が徐々に付着していく様子が観察される。この観察結果は、上記差が大きい程、メニスカス力が大きくなることを示している。
【００２０】
このように、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとに差が生じるのは、メニスカス力によるものであるので、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差を求めれば、メニスカス力の大きさについて相対評価することが可能となる。図２におけるピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差が小さいほど、スライダに働くメニスカス力が相対的に小さいことを示しており、スライダは再浮上しやすくなる。
【００２１】
本発明の一実施形態は、上述の、メニスカス力の相対評価を行うために、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差を求めることが重要であり、そのために、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとをそれぞれ測定するのである。
【００２２】
また、本発明の一実施形態では、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとを求めるために、測定の前に、ディスクの周速（または回転数）を、ヘッドスライダとディスク表面（潤滑層表面）とが接触する周速（または回転数）に設定する。次いで、所定時間毎に所定の周速（または回転数）ずつ周速（または回転数）を大きくするなど、周速（または回転数）を徐々に大きくしながら、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとをそれぞれ測定する。
【００２３】
次に、本発明に係る評価手法を説明する。  
まず、３０％サイズ（１．２ｍｍ×１．０ｍｍ）の負圧ヘッドスライダを取り付けたヘッドアームに、ヘッドスライダとディスクとの接触を検知するための小型ＡＥセンサ（エヌエフ回路ブロック社製）が設置されたヘッドスライダを、潤滑層が形成されたディスク上に荷重２．５ｇｆにて押し付ける。ここで、ＡＥセンサの信号出力波形は、プレアンプ（エヌエフ回路ブロック社製／帯域１００Ｈｚ〜２０ＭＨｚ）、ディスクエリミネータ（エヌエフ回路ブロック社製／１ｋＨｚ〜２ＭＨｚ）を介し、デジタルオシロスコープにて測定する。
【００２４】
また、ディスクのサンプルとして、それぞれ潤滑層の厚さが異なる８つのディスクを用意する。これらの潤滑層は、磁気ディスクに一般に用いられているＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）を用いて形成され、それぞれ、０．５ｎｍ、０．７ｎｍ、０．８ｎｍ、０．９ｎｍ、１．０ｎｍ、１．２ｎｍ、１．５ｎｍ、２．０ｎｍの厚さとする。
【００２５】
これらの装置、及び各ディスクを用いて、ヘッドスライダに働くメニスカス力の相対評価を以下の手順にて実施する。
【００２６】
測定方法  
工程１；ディスクを回転数７２００ｒｐｍ（周速１８．８ｍ／ｓｅｃ）にて回転させ、ヘッドスライダをディスクの半径位置２５ｍｍにおいて浮上させ、フライングハイトテスタによってヘッドスライダの浮上量を測定する。これは、測定に使用するヘッドスライダが正常に浮上し、ヘッドスライダに異常がないかどうかを確認するためである。
【００２７】
工程２；ディスク回転数を１９１０ｒｐｍ（周速５．０ｍ／ｓｅｃ）まで減少させ、ヘッドスライダとディスク表面が連続摺動する状態にする、すなわち、ヘッドスライダとディスク表面とが接触する状態にする。このディスクの回転数（周速）にてディスクを回転させることにより、ヘッドスライダとディスク表面（潤滑層）とは、その接触が維持される。
【００２８】
工程３；ディスク回転数を、３８．４ｒｐｍステップ（周速０．１ｍ／ｓｅｃステップ）ずつ増加させることで、ヘッドスライダを再浮上させる。このとき、１ステップ間の回転数（周速）上昇時に、光学干渉法により測定を行うフライングハイトテスタによって５０［μｒａｄ］以上のピッチ角上昇が測定された際の周速値を、ピッチ角−ＴＯＶとする。
【００２９】
このフライングハイトテスタによるピッチ角−ＴＯＶおよびＦＨ−ＴＯＶの測定を具体的に説明する。  
所定の回転数（周速）毎に、ディスクの、ヘッドスライダと接触する面と対向する面から、光を入射する。該入射光による、ヘッドスライダ表面での反射光と、ディスクのヘッドスライダ側の表面での反射光との両者間の光学距離の差から生じる干渉をセンサ等にて検知して、ヘッドスライダとディスク表面との距離を算出し、ヘッドスライダ浮上量を得る。なお、この浮上量測定の際は、回転数（周速）は一定である。ヘッドスライダ上では、上記測定を複数点行い、ヘッドスライダ前面（ヘッドスライダの、ディスクに近い領域）とヘッドスライダ後面（ヘッドスライダの、ディスクに遠い領域）との２点の浮上量値から、ヘッドスライダの傾き角（ピッチ角）を計算することができる。
【００３０】
また、上述の複数の浮上量測定値の内の最小値を、その周速でのヘッドスライダ浮上量とする。通常は、ヘッドスライダ前面での測定値が、その周速でのヘッドスライダ浮上量に該当する。
【００３１】
このようにして、回転数（周速）の測定点毎（３８．４ｒｐｍステップ（周速０．１ｍ／ｓｅｃステップ）毎に大きくした回転数（周速）毎）に、ピッチ角およびヘッドスライダ浮上量を求めて、回転数（周速）−ピッチ角プロファイルを得る。すなわち、フライングハイトテスタは、ディスク回転数を１９１０ｒｐｍ（周速５．０ｍ／ｓｅｃ）から、３８．４ｒｐｍステップ（周速０．１ｍ／ｓｅｃステップ）毎に上記測定を行い、ピッチ角およびヘッドスライダ浮上量を取得する。この取得されたピッチ角およびヘッドスライダ浮上量に対応する測定点に基づいて、フライングハイトテスタが有する制御部は、上記測定点に対するピッチ角およびヘッドスライダ浮上量のプロファイルを取得する。このようにして、図２に示したプロット２２、２３を得ることができる。上記プロファイルは、フライングハイトテスタが有する、ディスプレイ等の表示部に表示しても良いし、上記プロファイルデータを含むジョブをプリンタ等の画像形成装置に送信して、出力しても良い。このようにして、測定者は、回転数（周速）の測定点に対するピッチ角およびヘッドスライダ浮上量のプロファイルを得ることができる。
【００３２】
また、本発明の一実施形態では、上記フライングハイトテスタによってプロファイルを作成しなくても良い。この場合は、例えば、回転数（周速）の測定点毎にピッチ角およびヘッドスライダ浮上量を、フライングハイトテスタが有する表示部に表示すれば良い。この表示されたピッチ角およびヘッドスライダ浮上量を測定者が記録し、上記プロファイルを作成すれば良い。
【００３３】
このように、本発明の一実施形態で重要なことは、上記プロファイルを作成するために、ディスクの回転数（周速）毎にピッチ角およびヘッドスライダ浮上量を得ることである。
【００３４】
一方、ＦＨ−ＴＯＶをより簡便に算出するために、ＡＥセンサからの信号出力値が、ヘッドスライダとディスクが接触している時に発生する信号出力値の５％以下となる周速値を、ＦＨ−ＴＯＶとしてもよい。
【００３５】
なお、上述したピッチ角上昇の判定値５０［μｒａｄ］、およびＦＨ−ＴＯＶの判定値の５％は例示であり、所望により他の判定値を用いても良いことは言うまでもない。
【００３６】
工程４；ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差を算出する。測定者は、得られたピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとのプロファイルからピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとを決定して、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差を求める。
【００３７】
工程５；各サンプルに対し、同様の手順にて工程１から４を実施する。
【００３８】
図３は、上記手法により各サンプルについてピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差を測定した結果を示すグラフである。横軸は、ディスク上に塗布した潤滑層の膜厚［ｎｍ］であり、縦軸は、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差［ｍ／ｓｅｃ］である。図３に示されるように、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差は潤滑層の膜厚によって変化し、潤滑層の膜厚が０．８ｎｍ以下である場合に、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差、すなわち、メニスカス力がほぼ０となることがわかる。これは、潤滑層が薄いほど、メニスカス力の形成に寄与する潤滑剤の量が少ないことが原因である。
【００３９】
なお、本実施形態では、各サンプルに同一の潤滑剤を用いているが、異なる潤滑剤を用いてメニスカス力の大きさを比較し、評価することができることはいうまでもない。
【００４０】
以上説明したように、本発明によれば、テイクオフ動作時のヘッドスライダ浮上姿勢推移から導出されるヘッドスライダ浮上時のピッチ角上昇周速値（ピッチ角−ＴＯＶ）とヘッドスライダがディスクから離れる周速値（ＦＨ−ＴＯＶ）との差から、磁気ディスク上に塗布された潤滑層によって走行中のヘッドスライダに生じるメニスカス力の大きさを相対的に評価することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態に係る、ヘッドスライダ及びディスクの垂直断面模式図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る、ヘッドスライダ再浮上時の周速と、ヘッドスライダ浮上量及びピッチ角との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の一実施形態に係る、ピッチ角−ＴＯＶとＦＨ−ＴＯＶとの差を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４２】
１  ヘッドスライダ
２  潤滑層
３  メニスカス（潤滑剤の架橋）
４  保護層
５  ガラスディスク
６  ピッチ角
２１  ピッチ角上昇周速値（ピッチ角−ＴＯＶ）
２２  ヘッドスライダがディスクから離れる周速値（ＦＨ−ＴＯＶ）
２３  ディスクの周速に対するピッチ角のプロット
２４  ディスクの周速に対するヘッドスライダ浮上量のプロット
【図１】
0004753079.tif 000002
【図２】
0004753079.tif 000003
【図３】
0004753079.tif 000004