(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ヘッドスライダと、上記磁気ヘッドスライダを支持するサスペンションと、上記磁気ヘッドスライダを磁気ディスク表面から離脱させるロードアンロード機構とを備えた磁気ディスク装置において、上記サスペンションにパーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤を含浸させた熱収縮性含浸材を配置して、上記磁気ヘッドスライダに液体潤滑剤を供給することを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項２】
磁気ヘッドスライダと、上記磁気ヘッドスライダを支持するサスペンションと、上記磁気ヘッドスライダを磁気ディスク表面から離脱させるロードアンロード機構とを備えた磁気ディスク装置において、上記サスペンションにパーフルオロポリエーテルからなる液体潤滑剤を含浸させた熱収縮性含浸材を配置して、上記磁気ヘッドスライダに液体潤滑剤を供給し、上記磁気ヘッドスライダの浮上面又は摺動接触面に突起を設けたことを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項３】
請求項１記載の磁気ディスク装置において、上記含浸材には、孔径が１０μｍ以下の孔が密に設けられている多孔質であることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項４】
請求項２記載の磁気ディスク装置において、上記磁気ヘッドスライダのテクスチャ凹部の底部の少なくとも一部は、上記磁気ディスクの表面に設けられた潤滑剤及び上記含浸材に含浸された潤滑剤の表面張力より表面エネルギーを小さくすることを特徴とする磁気ディスク装置。
【請求項５】
請求項２記載の磁気ディスク装置において、上記突起は筒状に形成され、上記突起が設けられていない面の表面エネルギーを上記潤滑剤の表面張力より小さくす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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、周辺記憶装置に用いられる磁気ディスク装置に係わり、特に、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクが接触する時の摩耗を低減するために、磁気ヘッドスライダ表面に潤滑剤を供給する機構を有する磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気ディスクの高記録密度化に伴い、磁気ヘッドと磁気ディスクのスペース（ヘッド浮上量）は狭小化し、現在４０ｎｍ以下となっている。この様な低浮上領域では、ディスク回転中に磁気ヘッドと磁気ディスクは頻繁に接触し、磁気ヘッドに磁気ディスク表面に塗られている潤滑剤が付着し易くなる。その結果、従来のＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）方式では、磁気ヘッドに潤滑材が付着すると、装置停止時に磁気ヘッドと磁気ディスクの間で吸着が起こり、磁気ディスクが起動しないことがあるという大きな問題がある。
【０００３】
この問題に対し、最近の磁気ディスク装置では、装置停止時に磁気ヘッドスライダを磁気ディスク外に機械的に離脱させるロードアンロード方式が採用されており、装置起動時の磁気ヘッドと磁気ディスクの吸着を回避している。
しかしながら、ヘッドの低浮上化が進み、磁気ディスク回転中においても、磁気ヘッドと磁気ディスクが間欠的または連続的に接触する様になると、磁気ディスク表面の潤滑剤が損失し、磁気ヘッドや磁気ディスクの摩耗は大きくなる。このため、ロードアンロード方式であっても長期の摺動信頼性の確保は厳しくなる。
更に最近の磁気ディスク装置では環境条件として、高温（〜６０℃）または低温（０℃〜）での稼働も保証する傾向にあり、摺動信頼性の確保は一層厳しくなってきている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、磁気ヘッドスライダ面の摩耗を低減するために、磁気ヘッドにテクスチャ形成することが考案されている。その例としては、特開平９−２１９０７７号公報に記載されている様な多角形のハニカム構造テクスチャ、又は、特開平１１−１６３１４号公報に記載されている様な円筒状の突起を設けたテクスチャがある。しかし、これらのテクスチャは長期の高温または低温環境下の稼動によるスピンオフや接触による磁気ディスク表面の潤滑剤の損失を防ぐものではないため、長期稼動後、磁気ヘッドまたは磁気ディスクの摩耗は発生し、ディスク記憶装置の寿命を通じて信頼性を保証するには不十分である。特に低温では、液体潤滑剤の修復性（磁気ヘッドと磁気ディスクの接触等により潤滑膜厚が部分的に低下した場合、潤滑剤の拡散により損失部に潤滑剤が入りその損失部分を修復する速さ）が低下するため、潤滑剤の損失による摺動耐力低下は大きい。
【０００５】
この様な問題に対して、特開平６−２２３５３３号公報では、磁気ヘッドサスペンションにウィックを設け、装置内に潤滑剤を循環させる技術が提案されている。また、特開平６−２９５５７９号公報では、磁気ディスク装置内にリザーバを設け、潤滑剤供給量を制御する技術が提案されている。また、特開平９−１８０４２９公報では、磁気ディスク装置内に磁気ディスク表面に接触させて繊維質パットを設けることによって、磁気ディスクに潤滑剤を供給する技術が提案されている。しかし、いずれの技術においても磁気ディスク装置の小型化によって、供給機構のスペースを磁気ディスク装置内部に設けることが困難になることや、部品点数が多くなり製造が複雑になるという問題がある。
【０００６】
本発明の目的は、装置の小型化に対応し、長期間液体潤滑剤を磁気ヘッドスライダ面に供給する事により磁気ヘッドスライダ及び磁気ディスクの摩耗を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にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドスライダ面に潤滑剤を供給する機構を有し、磁気ヘッドスライダの摩耗を防止する。この潤滑剤供給機構は、液体潤滑剤を含浸した含浸材で構成され、磁気ヘッドのサスペンション部に配置又は取り付ける。
上記サスペンション部に配置した含浸材が磁気ディスク装置の温度低下により収縮し、含浸された液体潤滑剤が表面に押し出され、空気流によりヘッドサスペンションをつたわってヘッドスライダ面に供給される。また高温時、液体潤滑剤は上記含浸材から蒸発し易くなることや粘性が低下することから同様にヘッドスライダ面に供給される。熱収縮する含浸材の場合、高温時には更に供給量が増加する。液体潤滑剤は空気流のせん断力により運ばれる為、ヘッドスライダの空気流入側から効率よく供給される。液体潤滑剤供給量は、液体潤滑剤の含浸量、含浸材の材質によって調整することが可能である。また磁気ディスク回転数によっても空気流速度が変化するため供給量は変化する。
【０００８】
含浸材の配置位置は、上記サスペンション部であれば特に限定されないが、効率よくスライダ面に液体潤滑剤を供給するには磁気ヘッドスライダにできるだけ近い方が好ましい。一方、含浸材を上記サスペンション部以外の任意の装置内部に配置させ、蒸留等によりヘッドスライダ面に液体潤滑剤を供給することも可能ではあるが、非常に効率が悪く、潤滑剤供給効果が期待できない。従って本発明では含浸材の配置位置はサスペンション部に限定する。
【０００９】
含浸材の材質は多孔質であることが好ましい。また、液体潤滑剤に対して表面張力が大きく、温度変化に対する収縮性の良いものが好ましい。例えば多孔質金属（銅等）、金属繊維状材質（ニッケルフェルト系繊維等）、多孔質セラミック、多孔質メンブラン、多孔質合成樹脂（フッ素樹脂フィルム、ポリテトラフロロエチレン等）がある。
多孔質の含浸材の場合、その孔径は小さく、その数は多いことが好ましい。表面積が大きくなり、液体潤滑剤の吸着量も増大する為である。従って、孔径は１０μｍ以下であることが好ましい。
【００１０】
含浸材のサイズ、形状はサスペンション部に配置でき、且つ磁気ディスク表面に接触しない範囲であれば特に限定されない。含浸材を磁気ディスク表面に接触させると、磁気ヘッドスライダの挙動を妨げたり、磁気ディスク表面を損傷させる恐れがあるので好ましくない。従って、縦×横×厚さが１×１×０．１ｍｍ程度のシートまたは膜が適当である。また、多孔質の含浸材は集積イオンビーム加工やレーザー加工等によっても形成可能である。
【００１１】
液体潤滑剤は、パーフロロポリエーテル系化合物または燐系極圧剤が好ましい。化学的安定で耐摺動性に優れているからである。但し粘度が高く、ヘッドのサスペンション材及び含浸材に対する表面張力が、空気流のせん断力より大きい様なものは、液体潤滑剤の供給量が著しく減少するため好ましくない。
【００１２】
本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドスライダを磁気ディスク表面から離脱させるロードアンロード機構と液体潤滑剤をヘッドスライダ面に供給する機構を兼有することを特徴とする。従来のＣＳＳ方式では、供給された液体潤滑剤の量が多いと、装置起動時の磁気ヘッドスライダと磁気ディスクの静止摩擦力が大きくなり問題となる。またこの問題を防ぐためには液体潤滑剤の供給量を厳密に制御する必要があり、機構が複雑化して好ましくない。それに対し、本発明の磁気ディスク装置ではロードアンロード機構を有しているため、装置停止時、磁気ヘッドスライダは磁気ディスク表面からは離脱しており、上記の問題は発生しない。また厳密に潤滑剤供給量を制御する必要もない。
【００１３】
本発明の磁気ディスク装置は、磁気ヘッドのスライダ面にハニカム構造や円筒状または多角形筒状の突起を設け、上記含浸材より供給された潤滑剤がヘッドスライダ面に保持させることで、更にヘッドスライダ面と磁気ディスク表面の耐摩耗性を向上させることが可能である。上記のハニカム構造の高さは、ヘッド浮上量、現実的な磁気ディスク媒体面の表面粗さ、磁気ヘッド面の表面粗さから考えて、５ｎｍ以上３０ｎｍ以下であることが適している。あまり低いと液体潤滑剤を保持する効果が低くなり、また磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの接触面積が増大し、摩擦力が大きくなる。逆に高くなり過ぎると、凹部に溜まった潤滑剤が、凸部に供給され難くくなる。この突起は周期的に配置されていても、非周期的に配置されていてもよく、またハニカム構造である時は連続的に配置されていても、離散的に、つまりあるブロック毎にハニカム構造になっていて配置されていてもよい。
【００１４】
上記磁気ヘッドスライダ面凹部の底部、すなわち磁気ヘッドスライダ面の突起が設けられていない部分の表面や、更には突起に設けられた凹部の底面を含めた面の少なくとも一部は、磁気ディスク表面に配置される潤滑剤及び含浸材に含浸させる液体潤滑剤の表面張力より小さい表面エネルギーを持つ様にすることが好ましい。凹部に溜まった潤滑剤が効率よく摺動面に供給される為である。一般的に磁気ディスクに使用される潤滑剤の表面張力は、２５×１０-2Ｎ／ｍ（２５ｄｙｎ／ｃｍ）程度であるため、底部の表面エネルギーをこの値未満とすることが好ましい。この値は、小さければ小さい程よいが、表面エネルギーを小さくする為に用いられる材料の制限から、１０×１０-2Ｎ／ｍ（１０ｄｙｎ／ｃｍ）以上が現実的である。凹部の底部の表面エネルギーを、この様な値にするには、凹部の底部を主に炭素、水素よりなる炭化水素膜又は主にフッ素、炭素よりなるフッ化炭素膜とすればよい。例えば、メタクリル酸エステルやフルオロアルキルシラン等がある。これらの膜は、その溶液に浸漬又は塗布したり、蒸着或いはスパッタにより形成することができる。その後加熱して磁気ヘッド表面と反応させた後、溶剤にて余分な膜を洗い流す等の方法により均一な膜とすることができる。尚、凹部の底部の表面エネルギーを上記のような値とした時、凸部の上の表面エネルギーは、潤滑剤の表面張力より大きくすることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について幾つかの実施例を用い、図を参照して説明する。
図１は本発明による磁気ディスク装置の一実施例を示す外観図、図２は本発明による磁気ヘッドの一実施例を示す斜視図である。磁気ディスク装置は、図１に示す様に磁気ディスク１と磁気ヘッド２を主構成要素とし、スピンドルモータ３他から構成されている磁気ディスクの回転制御機構、ボイスコイルモータ４他から構成されているヘッドの位置決め機構及びリードライトアンプ５他から構成されている記録再生信号の処理回路等を備えている。また、磁気ヘッド２はヘッドスライダ６とサスペンション７等から構成され、サスペンション７に液体潤滑剤を含浸させた含浸材８が配置されている。この実施例では、磁気ディスク１の表面と、裏面はそれぞれ記録面として構成され、磁気ヘッド２より情報を記録又は再生することができる様に構成されている。
【００１６】
また実施例に用いた磁気ディスク媒体の断面構造の概略について図３を用いて説明する。
図３は本発明に用いる磁気ディスクの一実施例を示す概略断面図である。図において、磁気ディスク１は、ＮｉＰめっき基板９上にＣｏ合金磁性膜１０（下地膜を含む）、保護膜１１を形成した後、末端がＣＨ2ＯＨで修飾されたパーフルオロポリエーテルよりなる潤滑剤１２を塗布することによって構成されている。
【００１７】
含浸材８に含浸している液体潤滑剤は、低温時には含浸材８の収縮により、含浸させた液体潤滑剤が含浸材８に表面に押し出され、また高温時には蒸発や拡散により、更には粘性が低下することによって、含浸材８表面に押し出される。熱収縮性の含浸材８を用いた場合には、高温時には更に供給量が増加される。含浸材８の表面に押し出された潤滑剤は、磁気ディスク１の回転に伴って、空気流の剪断によりヘッドスライダ６へ運ばれる。この潤滑剤は、磁気ディスク１の表面と磁気ヘッドスライダ２表面との間に介在され、両者間の摩擦を低減し、その摩耗を抑制する。一方磁気ディスク１が高速で回転されると、磁気ディスク１に塗布された潤滑剤１２は磁気ディスク１の表面から遠心力によって周囲方向に飛散される。また、磁気ディスク１と磁気ヘッド２の接触等によっても潤滑剤１２は消耗していく。しかしサスペンション７に配置された含浸材８から液体潤滑剤が供給されることにより長期間にわたる潤滑が可能となる。
【００１８】
次に、図４、図５を用いて、含浸材８から供給された液体潤滑剤がヘッドスライダ６に保持される様にするための構成について説明する。
図４は磁気ヘッドスライダの実施例を示す平面図、図５は磁気ヘッドスライダに設けられた潤滑剤保持部の実施例を示す平面図である。
図４において、ヘッドスライダ６には、カーボンなどで構成されたパッド２０ａ、２０ｂと磁気ヘッド素子２１が取り付けられたスライダ１３が設けられる。このヘッドスライダ６のスライダ１３には液体潤滑剤を保持するための潤滑剤保持部２２が設けられる。この潤滑剤保持部２２はスライダ１３だけでなく、パッド２０ａ、２０ｂに設けてもよい。
【００１９】
図４において、潤滑剤保持部２２はヘッドスライダ６のスライダ１３に突起を設けることによって形成される。この例では、ある特定の形状のヘッドスライダを示したが、実際には、どの様なヘッドスライダでも突起の形成は可能である。
【００２０】
以下、潤滑剤保持部２２の形成例を図５を持ちいて説明する。図５（ａ）において、潤滑剤保持部２２は、スライダ１３の面に円筒状の突起１４ａを設け、突起１４ａの内部に円筒状の凹部１５ａを設けた構成となっている。円筒状の突起１４ａの外径は直径１０μｍ〜５０μｍ、凹部１５ａの内径は直径５μｍ〜４０μｍ程度である。
【００２１】
図５（ｂ）、図５（ｃ）は潤滑剤保持部２２としてそれぞれ六角筒状の突起１４ｂを設け、その内部に六角状の凹部１５ｂを設けた例であり、対角線の長さは、外径、内径とも図５（ａ）と同じ範囲にある。図５（ｂ）と図５（ｃ）の相違は、図５（ｂ）では、突起１４ｂを周期的に配置した例を示したが、図５（ｃ）では、突起１４ｂをハニカム構造状に配置した例を示している。これらの図において、突起１４ｂは周期的に配置されているが、非周期的に配置してもよい。図５（ｂ）において、突起１４ｂは連続的に配置されているが、離散的に、つまりあるブロック毎にハニカム構造になるように配置しても差し支えない。
【００２２】
次に、突起の形成方法を図６を用いて説明する。
図６はスライダ面に潤滑剤保持部の突起を形成するための製造方法説明用の断面図である。
図６（ａ）に示すように、磁気ヘッドスライダ１３は、ヘッド材１６の上にＳｉ膜１７、カーボン保護膜１８を設けることによって形成される。このカーボン保護膜１８上に所定の突起を形成する為のマスク１９を密着させる。次に、マスク１９が密着されていない部分のカーボン保護膜１８をエッチング処理により除去した後、マスク１９を除去して、図６（ｂ）に示すように、所定の突起１４ａ、１４ｂを形成する。
【００２３】
上記の方法にて作成されたサンプルの一覧を表１に示す。
【００２４】
【表１】
0003947336.tif 000002
【００２５】
尚、上記表１において、含浸材８のサイズは１ｍｍ×１ｍｍ×０．１ｍｍでパーフロロポリエーテルからなる潤滑剤を含浸させた。サンプルＮｏ．１〜３は実施例、Ｎｏ．４〜８は比較例である。これらのサンプルと図３に示した様なパーフロロポリエーテルからなる潤滑剤を１ｎｍ被覆した３．５インチの磁気ディスク１を組み合わせて摩耗試験した結果を図７に示す。
【００２６】
なお、表１において、低表面エネルギー膜とは、たとえば、潤滑剤保持部２２の凹部１５の内面をコートしたり、潤滑剤保持部２２の表面にレーザや電子線を照射して表面を変質させて、膜の表面エネルギーを小さくしたものをいう。
【００２７】
図７は各サンプルに対する保護膜摩耗量比較図であり、横軸にサンプル番号を示し、縦軸に保護膜摩耗量（ｎｍ）を示す。
摩耗試験は０℃／６０℃の切り替えを４時間毎に行う温度サイクル環境下、周速２ｍ／ｓで磁気ディスク上を１００時間回転させ、磁気ディスクの半径２５〜３０ｍｍの間をシークした後にヘッド保護膜（カーボン保護膜１８）の摩耗を触針式粗さ計にて測定することで行った。
【００２８】
図７から、サンプル７、８と、含浸材８をサスペンション７に配置し、スライダ１３の面に突起１４ａを設け、低表面エネルギー膜をつけたサンプル１を比較すると、サンプル１の方が、大きく摩耗を低減できることがわかる。
また、サンプル１とサンプル６の比較から、含浸材８をサスペンション７以外の装置内壁に配置したサンプルでは摩耗量は低減せず、潤滑剤供給効果が殆ど無いことがわかる。なお、サンプル１、２、３の比較から、突起１４の形状は円筒状突起１４ａ、六角形筒状の突起１４ｂでもよく、突起１４の配置は周期的な配置でも、ハニカム構造突起でも摩耗量に有意差はなく、同様の効果が得られた。
【００２９】
本実験結果を総合的に見ると、サンプル１〜３までは、保護膜摩耗量は極めて少なく、良好であるが、サンプル４のようにスライダ１３の表面を低表面エネルギー膜としなくても良好に摩耗量を減らすことができ、また、サンプル５のように、スライダ１３に突起１４を設けなくても、含浸材８をサスペンション７に設けるだけで、実用上十分に摩耗量を減らすことができることが分かった。
【００３０】
本発明において、スライダ１３の底部（突起１４が形成されていない部分、又はこれに突起に設けられた凹部の底面を含めた部分）の一部、すなわちテクスチャ凹部の底部の少なくとも一部は、磁気記録媒体の表面に配置される潤滑剤、且つ上記含浸材に含浸させる潤滑剤の表面張力より小さい表面エネルギーを持つように、低表面エネルギー膜とすると好適である。
本発明において、潤滑剤の種類、含浸材の材質や形状、ヘッドスライダに設けられる潤滑剤保持部の形状や配置等は上述した実施例に限定されるものではなく、任意に変更可能である。また、サスペンション部にある配線や潤滑等を利用して毛細管現象により潤滑剤を含浸させることができるため、サスペンション自身を含浸材とすることも可能である。
【００３１】
本発明の磁気ディスク装置によれば、潤滑剤が磁気ヘッドスライダと磁気ディスクの接触界面に安定に供給される。また、潤滑剤を保持する構成の磁気ヘッドを備えているため、長期間に渡って潤滑剤による潤滑作用が有効に機能する。従って高記録密度（低浮上量）で耐摩耗性に優れた磁気ディスク装置を得ることができ、ニアコンタクト、コンタクト記録といった将来の技術に対しても対応可能である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の磁気ディスク装置によれば、高記録密度（低浮上量）で耐摩耗性に優れた磁気ディスク装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気ディスク装置の一実施例を示す外観図である。
【図２】本発明による磁気ヘッドの一実施例を示す斜視図である。
【図３】本発明に用いる磁気ディスクの一実施例を示す概略断面図である。
【図４】磁気ヘッドスライダの実施例を示す平面図である。
【図５】磁気ヘッドスライダに設けられた潤滑剤保持部の実施例を示す平面図である。
【図６】スライダ面に潤滑剤保持部の突起を形成するための製造方法説明用の断面図である。
【図７】各サンプルに対する保護膜摩耗量比較図である。
【符号の説明】
１…磁気ディスク、２…磁気ヘッド、３…スピンドルモータ、４…ボイスコイルモータ、５…リードライトアンプ、６…ヘッドスライダ、７…サスペンション、８…含浸材、９…ＮｉＰめっき基板、１０…Ｃｏ合金磁性膜（下地膜を含む）、１１…保護膜、１２…潤滑剤、１３…スライダ面、１４…突起、１５…凹部、１６…ヘッド材、１７…Ｓｉ膜、１８…カーボン保護膜、１９…マスク、２２…潤滑剤保持部。
【図１】
0003947336.tif 000003
【図２】
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【図３】
0003947336.tif 000005
【図４】
0003947336.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003947336.tif 000009