米国特許情報 | 欧州特許情報 | 国際公開(PCT)情報 | Google の米国特許検索
 
     特許分類
A 農業
B 衣類
C 家具
D 医学
E スポ−ツ;娯楽
F 加工処理操作
G 机上付属具
H 装飾
I 車両
J 包装;運搬
L 化学;冶金
M 繊維;紙;印刷
N 固定構造物
O 機械工学
P 武器
Q 照明
R 測定; 光学
S 写真;映画
T 計算機;電気通信
U 核技術
V 電気素子
W 発電
X 楽器;音響


  ホーム -> 計算機;電気通信 -> 株式会社東芝

発明の名称 磁気記録媒体及び磁気記録再生装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−12157(P2007−12157A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−191207(P2005−191207)
出願日 平成17年6月30日(2005.6.30)
代理人 【識別番号】100058479
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴江 武彦
発明者 荻原 英夫 / 田中 勉
要約 課題
1インチ以下の小径の磁気ディスクを使用した磁気記録技術において、ヘッドと磁気ディスクが吸着することなくヘッド浮上量をできるだけ低減する。

解決手段
内周面の平均表面粗さをRa1、及びそのデータ領域の外周面の平均表面粗さをRa2とするとき、0<Ra1−Ra2≦0.2nmで表される関係を有するディスク状基板を使用する。
特許請求の範囲
【請求項1】
1インチ以下の直径を有し、そのデータ領域の内周面の平均表面粗さをRa1、及びそのデータ領域の外周面の平均表面粗さをRa2とするとき、0<Ra1−Ra2≦0.2nmで表される関係を有するディスク状基板と、
該基板上に設けられた磁気記録層とを具備することを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項2】
前記内周面と前記外周面との中間の平均表面粗さをRa3とするとき、内周面の平均表面粗さRa1、外周面の平均表面粗さRa2、及び中間の平均表面粗さをRa3は、
Ra1>Ra3≧Ra2
で表される関係を有することを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
【請求項3】
前記内周面の平均表面粗さRa1は0.8nm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載の磁気記録媒体。
【請求項4】
前記ディスク状基板は、その表面粗さがそのデータ領域の外周面から内周面にかけて段階的に増加することを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
【請求項5】
前記ディスク状基板は、その表面粗さは、研磨、テクスチャ、及び薬液の適用により形成されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
【請求項6】
前記ディスク状基板は、ガラス、アルミニウム、ケイ素、及びプラスチックからなる群から選択されることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
【請求項7】
前記データ領域の最内周は中心から4.0mm〜4.7mm離れたところにあることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
【請求項8】
請求項1ないし7のいずれか1項に記載の磁気記録媒体と、記録再生ヘッドとを含むことを特徴とする磁気記録再生装置。
【請求項9】
前記ヘッドを磁気ディスク外周から離間した位置に保持するランプロード機構をさらに具備することを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁気記録技術を用いたハードディスク装置等に用いられる磁気記録媒体、及びそれを用いた磁気記録再生装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年のコンピュータの処理速度向上に伴って、情報の記憶及び再生を行う磁気記憶装置(HDD)には高速及び高密度化が要求されている。
【0003】
記録密度が高くなるにつれ、磁気ディスクに対する記録再生ヘッドの浮上量も低くなってきている。浮上量を低くするためには、メディアのグライドを下げる必要がある。そのために、メディア表面の粗さ(Ra)を小さくし、平滑化する傾向がある。メディアの表面の粗さ(Ra)が小さいほど、浮上ヘッドの減圧特性は良好である。ところが、あまり粗さを小さくすると、ヘッドがメディアに吸着し易くなる。浮上ヘッドの減圧特性として、回転数、或いは圧力を下げて行った際に、ヘッドがメディアに接触する特性いわゆるタッチダウン特性ばかりでなく、一度接触した状態から回転数或いは圧力を上げることによりヘッドが浮上して安定な状態にもどる特性いわゆるテイクオフ特性も重要なパラメータとなっている。
【0004】
例えば停止時に磁気ディスク上の非データゾーンに磁気ヘッドを保持するコンタクトスタートストップ方式の磁気ディスクでは、データゾーン表面の平均表面粗さをディスク外周より内周を大きくして減圧特性を向上する方法がある(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
しかしながら、小さい径特に1インチ以下の径を有する磁気ディスクにおいては、2.5インチ径を有する磁気ディスクよりも、特にその内周に近付くほど、線速度が遅くなるために浮上圧が低くなり、ヘッドの浮上安定性が低くなって吸着し易くなる傾向がある。
【0006】
このため、減圧特性をさらに改善することが必要であった。
【特許文献1】特開平3−49620号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、1インチ以下の小径の磁気ディスクを使用した磁気記録技術において、ヘッドと磁気ディスクが吸着することなくヘッド浮上量をできるだけ低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明の磁気記録媒体は、1インチ以下の直径を有し、そのデータ領域の内周面の平均表面粗さをRa1、及びそのデータ領域の外周面の平均表面粗さをRa2とするとき、0<Ra1−Ra2≦0.2nmで表される関係を有するディスク状基板と、
該基板上に設けられた磁気記録層とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【0009】
本発明を用いると、1インチ以下の小径の磁気ディスクを使用しても、ヘッドと磁気ディスクが吸着することなく浮上量をできるだけ低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0010】
本発明の磁気記録媒体は、ディスク状基板と、ディスク状基板上に設けられた磁気記録層とを有する磁気記録媒体であって、ディスク状基板は1インチ以下の直径を有し、そのデータ領域の内周面の平均表面粗さをRa1、及びそのデータ領域の外周面の平均表面粗さをRa2とするとき、0<Ra1−Ra2≦0.2nmで表される関係を有する。
【0011】
また、本発明の磁気記録再生装置は、ディスク状基板、及びディスク状基板上に設けられた磁気記録層とを有する磁気記録媒体と、記録再生ヘッドとを含み、使用されるディスク状基板は1インチ以下の直径を有し、そのデータ領域の内周面の平均表面粗さをRa1、及びそのデータ領域の外周面の平均表面粗さをRa2とするとき、0<Ra1−Ra2≦0.2nmで表される関係を有する。
【0012】
本発明によれば、外周面よりも内周面の表面粗さが大きいディスク状基板を使用することにより、その上に形成される磁気記録層は、その表面粗さが基板表面とほぼ同様の表面形状となる。媒体表面をこのような表面粗さにすると、ヘッドが媒体に吸着し難くなり、減圧マージンを稼ぐことができる。このため、例え1インチ以下の直径を有する磁気記録媒体であっても、タッチダウン特性及びテイクオフ特性等の減圧特性が良好となり、浮上高さを低くした場合に、特にその内周で起こりやすいその磁気記録層表面の吸着が抑制され得る。
【0013】
このように、本発明を用いると、ヘッドの浮上を磁気記録媒体で制御することが可能である。
【0014】
平均表面粗さRa1と平均表面粗さRa2の差が0.2nmより大きいと、内外周での粗さのばらつきが大きくなり、内周での減圧特性が悪くなるという不利点がある。
【0015】
また、ディスク状基板の内周面と外周面との中間の周面の任意の平均表面粗さをRa3とするとき、内周面の平均表面粗さRa1、外周面の平均表面粗さRa2、及び中間の平均表面粗さをRa3は、Ra1>Ra3≧Ra2で表される関係を有することが好ましい。
【0016】
より好ましくは、ディスク状基板の周方向の表面粗さは、外周面から内周面にかけて、段階的に大きくすることができる。
【0017】
内周面の平均表面粗さRa1と外周面の平均表面粗さRa2の間にRa1及びRa2よりも大きい平均表面粗さを有する箇所があると、その箇所で減圧特性が悪くなる傾向がある。
【0018】
さらに、ディスク状基板の内周面の平均表面粗さRa1は0.8nm以下であるが好ましい。平均表面粗さRa1が0.8nmを超えると、ヘッドの浮上に影響を及ぼし、減圧特性が悪くなる傾向がある。
【0019】
ディスク状基板の表面粗さは、例えば研磨、テクスチャ、及び薬液の適用により形成することができる。
【0020】
薬液としては、例えば希硫酸、希硫酸、及びフッ酸等の酸を用いることができる。
【0021】
本発明に使用される基板の全体の平均表面粗さは、0.3ないし0.8nmの範囲にあることが好ましい。
【0022】
また、この平均表面粗さは、例えば原子間力顕微鏡(AFM:Atomic Force Microscope)等により表面観察を行って測定することができる。
【0023】
本発明の磁気記録媒体の一例の断面構造を表す模式図を図1に示す。
【0024】
図示するように、この磁気記録媒体1は、例えば21.6mmの外径、6mmの内径、及び0.381mmの厚さを有し、その表面粗さがRa1>Ra3≧Ra2で表される関係を有するように、例えばメカニカルテクスチャにより表面加工された結晶化ガラス製の基板2と、その上にスパッタにより形成された例えばCoCrPtからなる磁気記録層3とを有する。
【0025】
また、図2に、図1の磁気記録媒体に使用される基板の表面粗さを表すグラフ図を示す。
【0026】
図中、101は、図1の磁気記録媒体に使用される基板の半径方向の平均表面粗さを表す。この場合では、内周面の平均表面粗さRa1、外周面の平均表面粗さRa2、及び中間の表面粗さをRa3が、Ra1>Ra3≧Ra2で表される関係になっている。
【0027】
102は、本発明の磁気記録媒体の他の一例に使用される基板の半径方向の平均表面粗さを表す。この場合は、Ra1>Ra3≒Ra2で表される関係になっている。
【0028】
さらに、103は、従来の磁気記録媒体に使用される基板の半径方向の平均表面粗さを表す。この場合は、内周面の平均表面粗さRa1、外周面の平均表面粗さRa2、及び中間の表面粗さをRa3がほぼ等しくなっている。
【0029】
なお、上記3つの基板は、各々、結晶化ガラス製で21.6mmの外径、6mmの内径、及び0.381mmの厚さを有する。
【0030】
本発明に好ましく使用されるディスク状基板は、ガラス、アルミニウム、ケイ素、及びプラスチックからなる群から選択され得る。
【0031】
より好ましいディスク状基板は、例えばガラス基板である。このガラス基板としては、例えばアモルファスガラス、強化ガラス、結晶化ガラス等があげられる。
【0032】
さらに好ましくは、アモルファスガラス、あるいは強化ガラスを用いることができる。結晶化ガラスでは、結晶粒が存在するため長周期のうねりが存在し、吸着し難いことが知られているが、逆にその影響でタッチダウン特性が悪くなることが知られている。
【0033】
磁気記録層を基板上に形成する方法としては、例えばスパッタ法、真空蒸着法、ガス中蒸着法、及びガスフロースパッタ法等の物理的蒸着法が用いられる。
【0034】
シード層や下地層としては、Cr系の合金が最も良く使用されるが、NaCl構造を有するTiN、TiC、TiO、MgO、VN、VC、ZrC等やCsCl構造を有するNiAl、FeAl、CsBr、CuPd、CsCl、CuZn、AgMg、及びBeCu等を用いることができる。
【0035】
磁気記録層の材料としては、Co、Fe、及びNi等から選択される少なくとも一種の元素を含有する強磁性体材料を用いることができる。このような強磁性体材料としては、例えばCoCrPt、CoCrTa、CoTaPt、CoNiTa、及びCoPt等が用いられる。
【0036】
保護膜としては、例えばCVDやスパッタで作成されたダイヤモンドライクカーボン、水素化カーボン等が使用される。
【0037】
また、反強磁性構造を持つ磁気記録媒体とする場合には、下地層の上に磁性膜(安定化層)/Ru/磁性膜(磁気記録層)といった積層構造も取り得る。
【0038】
本発明の磁気記録媒体は、そのデータ領域の最内周がディスク基板の中心から4.0ないし4.7mm離れたところにあることが好ましい。このようなディスク基板は、ヘッドを磁気ディスク外周から離間した位置に保持するランプロード機構を有する磁気記録再生装置に好ましく適用し得る。また、磁気記録媒体の内周の非データ領域が少なく、より小型化が可能である。
【0039】
本発明は、垂直方向に磁化容易軸を有する垂直磁気記録媒体、これを用いた垂直磁気記録再生装置、面内方向に磁化容易軸を有する面内磁気記録媒体、これを用いた面内磁気記録再生装置のいずれにも適用し得る。
【0040】
また、図3に、本発明の磁気記録再生装置の一例の構成を表す概略図を示す。
【0041】
図示するように、ディスク装置としてのハードディスクドライブ(以下HDDと称する)は、上面の開口した矩形箱状のケース10と、複数のねじによりケースにねじ止めされてケースの上端開口を閉塞する図示しないトップカバーとを有している。
【0042】
ケース10内には、記録媒体としての磁気ディスク12、この磁気ディスク12を支持および回転させるスピンドルモータ13、磁気ディスクに対して情報の記録、再生を行なう磁気ヘッド33、この磁気ヘッド33を磁気ディスク12に対して移動自在に支持したヘッドアクチュエータ14、ヘッドアクチュエータを回動および位置決めするボイスコイルモータ(以下VCMと称する)16、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッド33を磁気ディスクから離間した位置に保持するランプロード機構18、HDDに衝撃等が作用した際、ヘッドアクチュエータを退避位置に保持するイナーシャラッチ機構20、およびプリアンプ等の電子部品が実装されたフレキシブルプリント回路基板ユニット(以下、FPCユニットと称する)17が収納されている。
【0043】
また、ケース10の外面には、FPCユニット17を介してスピンドルモータ13、VCM16、および磁気ヘッドの動作を制御する図示しないプリント回路基板がねじ止めされ、ケースの底壁と対向して位置している。
【0044】
磁気ディスク12は、例えば、直径65mm(2.5インチ)に形成され、磁気記録層を有している。磁気ディスク12は、スピンドルモータ13の図示しないハブに嵌合されているとともにクランプばね21によりクランプされている。そして、磁気ディスク12は、駆動部としてのスピンドルモータ13により所定の速度で回転駆動される。
【0045】
磁気ヘッド33は、図示しないほぼ矩形状のスライダに形成されたいわゆる複合型ヘッドであり、単磁極構造のライトヘッドと、GMR膜やTMR膜などを用いたリードヘッドと記録再生用のMR(磁気抵抗)ヘッドとを有し、スライダと共にサスペンション132の先端部に形成されたジンバル部に固定されている。
【0046】
実施例
以下のサンプル1ないし7を作成した。
【0047】
サンプル1
まず、面内表面粗さ分布が0.1nm以下であり、21.6mmの外径、6mmの内径、及び0.381mmの厚さを有する結晶化ガラス基板を作成し、それを比較の基板とした。
【0048】
内外周のチャンファーポリッシュは施されているが、無くとも良い。
【0049】

【0050】
この基板上に、スパッタ法により、Ar雰囲気下、0.27Paの条件で、CrTiシード層、Cr合金下地層、CoCrPtB合金磁性層、及びカーボン保護膜の順に形成し、サンプル1の磁気記録媒体を得た。
【0051】
サンプル2
21.6mmの外径、6mmの内径の結晶化ガラス基板を0.381mmの厚さに研磨する際に、砥石の圧力と回転数、砥粒の粒径、濃度を変化させ、外周面から内周面に連続的に粗さが増加する基板を作成した。
【0052】
平均表面粗さは、外周面が最も小さく、内周面に行くほど連続的に大きくなっており、外周面と内周面の平均表面粗さの差が0.1ないし0.2nm程度であった。また、外周面での粗さが4nm程度になるように調整した。なお、平均表面粗さは、Digital Installment社製のAFM(Atomic Force Microscopy)を用いて、表面状態を測定し、これに基づいて求めた。
【0053】
得られた基板を用いてサンプル1と同様にしてサンプル2の磁気記録媒体を得た。
【0054】
サンプル2の磁気記録媒体を得た。
【0055】
サンプル3
その平均表面粗さが、半径方向にほぼ中周面までは外周面と同程度で、中周面から内周面に掛けて、連続的に粗さが増加する以外はサンプル2と同様にして基板を作成した。外周面と内周面の平均表面粗さの差もまた0.1ないし0.2nm程度であった。外周面での粗さが4nm程度になるように調整した。
【0056】
得られた基板を用いてサンプル1と同様にしてサンプル3の磁気記録媒体を得た。
【0057】
サンプル4
サンプル1と同様の基板を用意し、ダイヤモンド砥粒をクーラントに混ぜ込み、布製のテープに砥粒を垂らしながらディスクを挟み、ディスクを回転させることで周方向へテクスチャを掛けた。その際、テープを半径方向に周期的に揺動させて均質なテクスチャを掛けた。ただし、テクスチャは、テクスチャ前の粗さ分布を変化させない程度のライト・テクスチャとした。平均表面粗さは、外周面が最も小さく、内周面に行くほど連続的に大きくなっており、外周面と内周面の平均表面粗さの差が0.1ないし0.2nm程度であった。外周面での粗さが4nm程度になるように調整した。
【0058】
得られた基板を用いてサンプル1と同様にしてサンプル4の磁気記録媒体を得た。
【0059】
また、粗さを変化させる他の方法を用いた例として、酸やアルカリの薬液で表面をエッチングすることにより、表面を荒らした基板を作成した。このとき、結晶化基板では、結晶と非結晶とのエッチングレートの違いにより、表面状態が大きく変化してしまうため、アモルファス基板を用いた。
【0060】
サンプル5
サンプル1と同様のガラス基板を用意し、適当な濃度の酸に基板を浸漬することにより、サンプル2と同様に半径方向に外周面から内周面にかけて連続的に増加する平均表面粗さを持つ基板を作成した。平均表面粗さは、酸の濃度、浸漬時間、及び浸漬方法を調整することで調節した。得られた基板の外周面と内周面の平均表面粗さの差は、0.1ないし0.2nm程度であった。外周面での粗さが4nm程度になるように調整した。
【0061】
得られた基板を用いてサンプル1と同様にしてサンプル5の磁気記録媒体を得た。
【0062】
サンプル6
面内表面粗さ分布が0.1nm以下であり、21.6mmの外径、6mmの内径、及び0.381mmの厚さを有するアモルファス基板を作成し、サンプル4と同様のテクスチャ方法を使用するがその押しつけ圧力等を増加させて、ハード・テクスチャを施し、外周面から内周面にかけて半径方向に連続的に平均表面粗さが増加する基板を作成した。
【0063】
平均表面粗さは、外周面が最も小さく、内周面に行くほど連続的に大きくなっており、外周面と内周面の平均表面粗さの差が0.1ないし0.2nm程度であった。外周面での粗さが4nm程度になるように調整した。
【0064】
得られた基板を用いてサンプル1と同様にしてサンプル6の磁気記録媒体を得た。
【0065】
サンプル7
また、外周面と内周面の平均表面粗さの差を0.3nm程度にすること以外は、サンプル6と同様にして、サンプル7を作成した。
【0066】
各サンプルのグライドをグライド測定機で測定したところ、全て5nm以下であった。
【0067】
各サンプルについて、その磁気記録特性及び電磁変換特性を調べた。表1に示す。磁気記録特性はVSM(Vibrating Sample Magnetometer)で測定した。電磁変換特性は、Guzik社製スピンスタンドを用いて、実際のドライブで使用されるヘッドを用いて測定を行った。得られた結果を下記表1に示す。
【表1】


【0068】
サンプル1ないし7は、基板の状態のみことなり、その上に作成した各層は全て同様の方法で作成したが、各サンプルの保磁力Hcが若干異なっていた。これは、テクスチャの有無や磁気記録層の結晶性等によるものと考えられる。磁気記録特性としては、等方性の媒体例えばサンプル1よりは、異方性媒体例えばサンプル4の方が分解能が良好であり、電磁変換特性は、等方性の媒体よりは異方性の媒体の方が良好であり、更に異方性の媒体の中でもテクスチャがより掛っているほうが改善されているような傾向を示していた。
【0069】
各媒体に対するヘッドの浮上特性を調べるために、実際の磁気記録再生装置で用いるヘッドを使用して、タッチダウン(TD)特性/テイクオフ(TO)特性を測定した。
【0070】
タッチダウン(TD)特性とは、一定の環境内で、一定の回転数で回転する媒体に対し、安定して浮上するヘッドが、減圧されることにより媒体に接触した時点の圧力をヘッドに取り付けたAEセンサー(acoustic emission sensor)で測定したものである。また、テイクオフ(TO)特性は、一定の環境内で、一定の回転数で回転する媒体に対し、接触しているヘッドが、圧力を上げることにより浮上した(AEセンサーの出力がなくなった)時点の圧力を測定したものである。
【0071】
TD特性は、サンプル6を除いた全てのサンプルで0.6atm程度まで下げることが可能であり、大きく違いが無いことが分かった。サンプル6は、TDが0.65ないし0.7atmになった。特に、最内周で最もTDが特性が悪く、約0.7atm程度になった。これは、内周面の粗さが高いため、浮上マージンが低くなってしまったためと考えられる。
【0072】
また、サンプル4も、他のものと比較して約0.05atm程度高めになっていることが分かった。これは、薬液を用いて荒したため、表面形状が大きく変化したと考えられ、実際に平均表面粗さは他のサンプルと同等であるが、最大表面粗さRpが0.5nm程度高いことが分かった。
【0073】
一方、TO特性は基板により差が見られた。サンプル6は、内周面のTDが悪いためか、TO特性は良好であった。サンプル6以外のサンプルの外周面の特性は、どのサンプルでも同様にTOがほぼ0.6ないし0.65atmの範囲にあったが、内周面の傾向が各々のサンプルで異なることが分かった。サンプル1のみ、内周面側で0.8atm程度と悪いことが分かった。これは、表面粗さが低く、吸着する傾向にあるため、一度ヘッドが接触すると吸着傾向になり浮上が不安定になることが影響すると考えられる。
【0074】
それ以外のサンプル2ないし7に関しては、内周面のTO特性も0.65atm程度の値を示しており、内周面側でのTD特性とTO特性の差がほぼ0ないし0.05atmと非常に良好な値を示している。
【0075】
以上のように、内周面の粗さを外周面より粗くすることによって、内周面での浮上特性、特にTO特性を改善できることがわかった。更に、粗さのコントロールは、材料、研磨方法、テクスチャ制御方法等によって、自由にコントロールできることができる。
【0076】
以上は、ガラス基板を用いた例であるが、基板材料としては、Al、Si等の金属又はプラスティック基板を用いることも可能である。また、媒体の大きさは、0.85インチ媒体だけでなく、1インチ媒体や、それらの内径が異なる媒体、更には中心に穴の無い媒体でも構わない。基板の上に形成する磁気記録媒体に関しても、磁気記録特性、電磁変換特性が、磁気記録層そのもので変化するが浮上特性は変化しないので、本発明は、磁気記録媒体が垂直磁気記録方式のための媒体であっても、同様に有効である。
【図面の簡単な説明】
【0077】
【図1】本発明の磁気記録媒体の一例の断面構造を表す模式図
【図2】図1の磁気記録媒体に使用される基板の表面粗さを表すグラフ図
【図3】本発明の磁気記録再生装置の一例の構成を表す概略図
【符号の説明】
【0078】
1,10,12…磁気ディスク,2…基板,3…磁気記録層,14…ヘッドアクチュエータ,16…ボイスコイルモータ,17…FPCユニット,24…軸受組立体,27…アーム,33…磁気ヘッド,42…メインFPC,42…接続端部




 

 


     NEWS
会社検索順位 特許の出願数の順位が発表

URL変更
平成6年
平成7年
平成8年
平成9年
平成10年
平成11年
平成12年
平成13年


 
   お問い合わせ info@patentjp.com patentjp.com   Copyright 2007-2013