专利名称：磁盘及使用磁盘的磁盘设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及能够进行高密度磁记录的磁盘，以及装有这种磁盘的磁盘设备。
背景技术：
一般，磁盘设备具有装在外壳中的磁盘、支承并驱动磁盘的主轴马达以及包括对磁盘读写信息的磁头的磁头悬挂组件。
磁头悬挂组件具有在上面形成磁头的浮动块、支承该浮动块的悬架以及支承该悬架的臂。该磁头悬挂组件由一个支承组件可旋转地支承，由音圈马达旋转，从而将磁头移动到磁盘上所需的位置。
在具有上述结构的磁盘设备中，为了防止浮动块的动作发生变化而由于磁头和磁盘之间的意外接触而刮伤磁盘，有必要在磁盘的表面上施加润滑材料、增加磁盘表面的表面粗糙度以减少浮动块对磁盘的吸引作用。在传统的磁盘设备中，磁头到磁盘的浮动高度为10.0nm或者更大。因此，即使使用表面上的突出部分的高度(以下称“突出高度”)为4.0nm或者更大的磁盘，也能确保磁头的浮动余量，也就是，在考虑多种变化的因素之后，磁头和磁盘之间的最小距离。这样，就能保持磁头的浮动稳定性。但是，近年来，磁盘的记录密度已经达到了70GB/平方英寸，需要将磁头的浮动高度降低到10.0nm或者以下。在这样的情况下，如果磁盘表面的突出高度大于等于4.0nm，磁头的浮动余量就没有了。这导致热粗糙(thermal asperity)(由于磁头与突起的碰撞产生的热，使得磁头的MR(磁阻)传感器的输出波动)和可靠性降低。
近年来，为了提高电磁特性的SN比，已经试图通过对磁盘的衬底进行纹理化处理(texture processing)来使磁盘具有磁各向异性。具体来说，通过纹理化处理，将作为磁记录层的Co合金层的易磁化轴定向于圆周方向，在圆周方向的剩磁和矩形比相对高于磁盘的径向。由于再现输出大致上与剩磁成正比增加，可以减小磁层的厚度，从而改善磁转变宽度、噪声和改写性能。具体地，经过纹理化处理的纹理化介质(各向异性介质)在分辨率、半值宽度和S/N比方面有改善，作为高记录密度介质有很大的优势。因此，要实现更高记录密度，将纹理化介质投入实际使用是很有力的手段。
但是，纹理化处理同时消除了磁盘表面的突起部分(突出部)，从而大大降低了磁盘的表面粗糙度。结果，磁头对磁盘的吸引作用增加了。因此，为了获得高度可靠的介质，需要防止浮动块的运转状态(动作)出现波动而由于磁头和磁盘之间的接触刮伤磁盘，同时降低浮动块对磁盘的吸引作用。
同时，近来，作为具有高度润滑性能的材料，富勒烯(fullerene)已经得到很多注意。例如，日本专利No.2817502提出了一种具有固体润滑层的磁记录介质，该润滑层由富勒烯的烷基链或者芳基链加合物组成。通过在溅射碳的保护膜上淀积富勒烯而形成所述固体润滑层。
另外，日本专利申请公开No.7-235045提出了使用含富勒烯分子或其衍生物的润滑膜的轴承。该润滑膜是这样形成的将富勒烯溶于甲苯或者类似溶剂，涂敷该溶液，然后使甲苯挥发。在甲苯挥发之后，残留的富勒烯用作固体润滑剂。另外，日本专利申请公开No.2001-67644提出了一种涂敷剂用作磁记录设备中的润滑涂敷剂，其中，在溶剂中分散具有疏水取代基的富勒烯。
最小的基本富勒烯是足球形状的C60，其直径为0.7nm。另外，还具有橄榄球形状的富勒烯以及哑铃状的富勒烯，等等。另外，作为大富勒烯，已知的有具有叠层结构的洋葱富勒烯(洋葱形富勒烯，onionfullerene)。例如，日本专利申请No.3074170提出了一种制备纳米球形洋葱富勒烯的方法，该富勒烯的尺寸与作为其材料的碳纳米粒子(carbon nanoparticles)几乎一样，该方法是用高能射束比如电子束来照射碳纳米粒子。
如上所述，尽管富勒烯可用作润滑剂，但是难以将其直接用作磁盘的润滑剂。
例如，经过纹理化处理的磁盘的最大表面粗糙度Rmax为几个纳米。最大表面粗糙度Rmax表示从表面高度的中心线到凹下部分或者突出部分的深度或者高度的最大值。与此相比，富勒烯微粒的直径L一般是0.7nm。因此，富勒烯微粒会嵌入磁盘表面上的凹陷中，难以接触磁头等部件。结果，就不可能用富勒烯获得润滑效果。实际上，记录凹槽的深度为几个纳米，而凹陷部分的宽度为几个微米。尽管水平距离实际上是竖直距离的大约1000倍，富勒烯仍然会嵌入到凹陷部分中。
发明内容
本发明的提出就是考虑到了上述情况，其目的在于提供一种磁盘，该磁盘的表面具有优异的润滑性，能够防止对磁头的损伤和对磁头的吸引，实现高的记录密度和高的可靠性。本发明的目的还在于提供一种具有所述磁盘的磁盘设备。
为了实现上述目的，根据本发明的一个实施例的一种磁盘，其特征在于包括衬底；堆叠在所述衬底的一个表面上、形成该衬底的一个外表面的磁记录膜和保护膜；以及含富勒烯微粒、被设置在衬底的所述外表面上的润滑材料，所述衬底的外表面的最大表面粗糙度Rmax小于所述富勒烯的直径L。
根据本发明的另一个实施例的磁盘设备包括磁盘；支承和驱动磁盘的驱动部分；对所述磁盘执行信息记录和再现的磁头，该磁头在所述磁盘的外表面上的浮动高度FH大于所述富勒烯的直径L；以及支持所述磁头的磁头悬挂组件。
根据本发明，外表面的最大表面粗糙度Rmax被设定为对于富勒烯的直径L满足关系Rmax＜L，从而改善了磁盘表面的润滑性。这样就提供了一种磁盘，其能够防止对磁头的损伤和对磁头的吸引，实现高记录密度和高可靠性，以及具有这样的磁盘的磁盘设备。
附图为说明书的一部分，用于说明本发明的实施例，并与上面的概括说明和下面对实施例的详细说明一道来解释本发明的原理。附图中图1是根据本发明一个实施例的HDD的俯视图；图2是HDD中磁头部分的放大侧视图；图3是根据本发明的实施例的磁盘的剖面图；图4是磁盘的外表面的放大的示意剖面图；图5是富勒烯的基本结构的示意图。
具体实施例方式
下面结合附图详细说明应用于硬盘驱动器的(以下称HDD)的本发明的实施例。
如图1所示，HDD具有一个矩形盒形状的外壳12，其顶部为开放的，有一个顶盖(未图示)用螺钉固定到该盒子上以盖住外壳的所述顶部开口。
在外壳12中容纳有两个磁盘16(图中仅图示了一个)用作记录介质，一个主轴马达18用作支承和驱动磁盘的驱动部分，多个磁头用于对磁盘进行信息的读写，一个支承架组件20相对于所述磁盘可移动地支承所述磁头，一个音圈马达(以后称VCM)使所述支承架组件旋转和定位，一个斜面装载机构25用于在磁头移动到磁盘的最外周时将磁头保持在远离磁盘的收回位置，一个电路板单元21具有用作记录/再现信号的处理电路的读写放大器。
在所述外壳12的底壁的外表面上，用螺钉固定了印刷电路板(未图示)，其通过所述电路板单元21控制主轴马达18、VCM 24以及磁头的操作。
每一个磁盘16在其顶面和底面上具有磁记录层。所述两个磁盘16被装配到主轴马达18的轮毂(未图示)的外周上，并通过卡簧17固定和支承到所述轮毂上。从而，所述两个磁盘16以相隔预定间距的堆叠方式被同轴地装配起来。通过驱动主轴马达18，所述两个磁盘16按照预定速度例如4200rpm在箭头B的方向一体旋转。
所述支承架组件22具有固定到所述外壳12的底壁上的轴承部分26，以及从该轴承部分26延伸出来的多个臂32。所述臂32按照规则的间隔安排，并平行于磁盘16的表面，并在相同的方向从轴承部分26延伸出来。所述支承架组件22具有可弹性变形的细长的板形悬臂。每一个悬臂38由片簧构成。所述悬臂38的近端被固定到所述臂32的相应远端，并从所述相应的臂32延伸出来。每一个悬臂38可以与相应的臂32形成为一体。一个臂32和一个相应的悬臂38形成一个磁头悬架，一个磁头悬架和一个相应的磁头构成一个磁头悬挂组件。
如图2所示，每一个磁头40具有一个基本上矩形的浮动块42和一个形成在该浮动块的一个端部上的记录/再现磁头部分44。每一个磁头40被固定到设置在相应的悬臂38的远端部分上的万向簧片上。通过相应的悬臂38的弹性，一个朝向磁盘16的表面的磁头载荷L被施加于每一个磁头40。在工作时，磁头40相对于磁盘16的表面的浮动高度被设定为小于等于10.0nm，例如7nm。
如图1所示，支承架组件22具有一个从轴承部分26在与臂32相反的方向延伸的支承框架45。所述支承框架45支承构成VCM 24的一部分的音圈47。所述支承框架45由合成树脂组成，围绕音圈47的外围形成为一体件。该音圈47位于固定在外壳12上的一对轭之间，与所述轭和固定到所述轭之一上的磁体(未图示)一起构成VCM 24。通过对音圈47通电，所述支承架组件22围绕轴承部分26旋转，从而所述磁头40被移动和定位到磁盘上的所要的磁道上。
所述斜面装载机构25具有一个设置在外壳12底壁上的斜面S1，布置在磁盘16外部；以及从各个悬臂38的远端延伸出来的小片53。当支承架组件22旋转到在磁盘16之外的收回位置时，小片53就与形成在斜面51上的相应斜面接合。之后，利用斜面的倾斜，小片53被升高，从而将磁头40卸载。
下面详细描述HDD中的磁盘。
如图3所示，每一个磁盘16具有衬底50。衬底是晶化玻璃衬底，或者钢化玻璃，厚度为0.3到1mm，之间为0.5到3.5英寸。衬底50的表面用研磨浆抛光。另外，用金刚石浆或者类似物质在圆周方向对衬底50的表面进行纹理化处理，也就是对衬底表面进行处理以使得衬底的表面具有在圆周方向延伸的槽并具有磁各向异性。从而，每一个磁盘16都被形成为所谓的纹理化介质(texture medium)。
通过溅射在衬底50的每一个表面上形成多层膜。具体地，在衬底50的每一个表面上堆叠第一基础膜52和第二基础膜54。在每一个第二基础膜上，依次形成稳定膜56、中间膜58、磁记录膜60以及由碳等形成的保护膜62。
如图3和图4(A)、4(B)和4(C)所示，例如通过涂敷含富勒烯微粒57的氟基润滑剂，在每一个保护膜2上形成一个润滑膜64。图5图示了一个足球形状的C60，作为基本富勒烯(basic fullerene)的一个例子。在本实施例中，使用所谓的洋葱富勒烯作为富勒烯57。
如果磁盘16的外表面(在本实施例中是保护膜62的表面)的最大表面粗糙度为Rmax，富勒烯57的直径为L，则保护膜62的表面和富勒烯57应被形成为满足下列关系Rmax＜L例如，每一个保护膜62的表面的最大表面粗糙度Rmax被设定为2nm，富勒烯57的直径L被设定为3到5nm。
另外，如图4(A)、4(B)和4(C)中的线A所示，如果磁头40到磁盘16外部的目标浮动高度为FH，则目标浮动高度FH和富勒烯57的直径L被设定为满足下列关系L＜FH例如，目标浮动高度FH被设定为7mm。因此，磁盘16的外表面的最大表面粗糙度Rmax、富勒烯57的直径L以及磁头的浮动高度FH被设定为满足以下关系Rmax＜L＜FH
根据按照如上所述配置的磁盘16以及具有所述磁盘的HDD，所述磁盘的外表面被形成为使得其外表面的最大表面粗糙度Rmax小于富勒烯57的直径L。因此，富勒烯57不会被嵌入磁盘外表面的凹陷部分中，而可以完全作为磁盘的润滑剂。因此就可以获得润滑性能优良的磁盘。从而，可以防止由于磁头偶然碰撞磁盘的表面而损坏磁头，并防止了磁头对磁盘表面的吸引作用。这样就提供了实现高记录密度和高可靠性的磁盘和HDD。
如果L小于Rmax，就象在如图4(A)、4(B)和4(C)所示的比较例1中那样，则富勒烯57会被嵌入磁盘外表面上的凹陷部分中，从而不能完全作为润滑剂。同时，在图4(A)、4(B)和4(C)所示的比较例2中，如果磁头的浮动高度小于富勒烯57的直径L而关系″FH＜L″成立，则磁头会接触富勒烯57，如图中的线D所示，则其浮动高度会超过目标浮动高度。在这种情况下，磁头不能获得所需的电磁转换性能，HDD的性能会降低。
与此相反，根据本发明的实施例，磁头的浮动高度FH大于富勒烯57的直径L，关系″FH＜L″成立，因而能够获得所需的磁头浮动高度，并且保持了磁盘表面的高度润滑性。
本发明不限于上述实施例，而可以在本发明的实质范围内对各种组成元素加以修改。另外，通过适当地组合上述实施例所公开的各种组成元素，可以作出多个发明。例如，在实施例中所公开的组成元素中，某些组成元素可以取消。另外，按照需要，不同实施例的组成元素可以相互组合。
例如，在上面的实施例中，润滑膜的形成是先涂敷含富勒烯的液体润滑剂，然后使润滑剂干燥。但是，也可以通过在含碳保护膜上淀积富勒烯并将其固定在所述保护膜上，从而在磁盘16上形成富勒烯，作为与保护膜形成一体的固体润滑材料。
另外，在磁盘中，基础膜、记录膜和中间膜等的材料和厚度等都不限于上述实施例所公开的例子，而是可以根据需要可变化地加以选择。本发明也可以应用于没有经过纹理化处理的磁盘。在磁盘设备中，磁盘的数量不限于2，而可以根据需要增减。
权利要求
1.一种磁盘，其特征在于包括衬底(50)；堆叠在所述衬底的一个表面上、形成该衬底的一个外表面的磁记录膜(60)和保护膜(62)；以及含富勒烯微粒(57)、被设置在衬底的所述外表面上的润滑材料，所述衬底的外表面的最大表面粗糙度Rmax小于所述富勒烯的直径L。
2.如权利要求1所述的磁盘，其特征在于，所述衬底(50)的外表面经过变形处理，对所述外表面形成圆周方向的磁各向异性，从而所述磁盘具有圆周方向的磁各向异性。
3.如权利要求1或2所述的磁盘，其特征在于，所述润滑材料形成包含富勒烯(57)的润滑膜(64)。
4.如权利要求1或2所述的磁盘，其特征在于，所述润滑材料与包含富勒烯和碳的保护膜(62)形成为一个统一体。
5.一种磁盘设备，其特征在于包括如权利要求1或2所述的磁盘(16)；支承和驱动磁盘的驱动部分(18)；对所述磁盘执行信息记录和再现的磁头(40)，该磁头在所述磁盘的外表面上的浮动高度FH大于所述富勒烯的直径L；以及支持所述磁头的磁头悬挂组件。
全文摘要
本发明涉及磁盘及使用磁盘的磁盘设备。根据本发明的磁盘包括衬底；堆叠在所述衬底的一个表面上、形成该衬底的一个外表面的磁记录膜和保护膜(62)；以及含富勒烯微粒(57)、被设置在衬底的所述外表面上的润滑材料。所述衬底的外表面的最大表面粗糙度Rmax小于所述富勒烯的直径L。
文档编号G11B23/00GK1612224SQ20041009016
公开日2005年5月4日 申请日期2004年10月29日 优先权日2003年10月31日
发明者古泽隆纪, 藤井雅人 申请人:株式会社东芝