ハードディスクドライブプラッター
プラッター付きハードディスク
ハードディスクの内部
ハードディスクドライブプラッター、2.5インチ Samsung MP0402H

ハードディスクドライブのプラッター、またはハードディスクは、ハードディスクドライブにおいてデジタルデータが保存される円形の磁気ディスクです。[ 1 ]プラッターの硬質な性質から、その名が付けられました（フロッピーディスクの製造に使用される柔軟な素材とは対照的です）。ハードドライブは通常、同じスピンドルに取り付けられた複数のプラッターで構成されています。プラッターは両面に情報を保存できるため、通常はプラッター1枚につき2つの記録ヘッド（片面につき1つ）が必要です。

デザイン

各プラッターの磁気表面は、サブマイクロメートル サイズの小さな磁気領域に分割されており、各領域が単一のバイナリ情報単位を表すために使用されます。ハード ディスク プラッター上の一般的な磁気領域 (2006 年現在) は、約 200～250 ナノメートルの幅 (プラッターの半径方向) で、ダウン トラック方向 (プラッターの円周方向) に約 25～30 ナノメートル広がり、ディスク面積 1 平方インチあたり約 1000 億ビット (15.5  Gbit /cm 2 ) に相当します。主な磁気媒体層の材料は通常、コバルトベースの合金です。今日のハード ドライブでは、これらの磁気領域はそれぞれ数百個の磁性粒子で構成されており、これが磁化されるベース材料です。全体として、各磁気領域は磁化を持ちます。

連続磁性媒体ではなく磁性粒子が使用される理由の一つは、磁性領域に必要な空間を縮小できることです。連続磁性材料では、ネールスパイクと呼ばれる構造が現れる傾向があります。これは磁化が逆のスパイクであり、棒磁石が逆方向に整列するのと同じ理由で形成されます。スパイク同士が互いの磁場を打ち消し合うため、領域境界において、ネールスパイクの長さ全体にわたって磁化の遷移が生じ、問題を引き起こします。この遷移幅は遷移幅と呼ばれます。

多くのハードドライブのプラッターには、オーバーコートと呼ばれるダイヤモンドライクカーボンなどのアモルファスカーボンでできた潤滑剤の層があり、スパッタリングまたは化学蒸着法でディスク上に堆積されます。[ 2 ]窒化シリコン、PFPE [ 3 ] [ 4 ]および水素化炭素もオーバーコートとして使用されています。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]あるいは、PFPEをオーバーコートの上に潤滑剤として使用することもできます。[ 8 ]

連続媒体と粒状媒体における、反対磁化の2つの磁気領域間の境界におけるネールスパイクによって引き起こされる遷移幅の比較

粒状媒体は、縦方向か垂直方向の磁気記録方式によって方向が決まる。[ 9 ]整列粒状媒体は従来の粒状媒体よりも高い記憶密度を可能にし、ビットパターン媒体は整列粒状媒体よりも高い記憶密度を実現できる。[ 10 ]

この問題の解決には、粒子が理論上は単一の磁区となるため（実際には必ずしもそうとは限りませんが）、粒子が役立ちます。つまり、磁区はスパイクを形成するように拡大したり縮小したりすることができず、遷移幅は粒子の直径と同程度になります。そのため、ハードドライブの開発の多くは、粒子サイズの縮小に注がれてきました。[ 11 ] [ 12 ]

製造

破損したハードディスク、ガラスプラッターが見える

プラッターは通常、アルミニウム、ガラス、またはセラミックの基板を使用して作られています。[ 13 ]ノートパソコンのハードドライブのプラッターはガラスで作られていますが、デスクトップコンピュータではアルミニウムのプラッターがよく見られます。[ 14 ] [ 15 ]ディスク製造では、主にマグネトロンスパッタリングと呼ばれる真空蒸着法 によって、基板の両面に薄いコーティングが蒸着されます。コーティングは、下層としてさまざまな金属（ほとんどが非磁性）合金で構成される複雑な層状構造になっており、その上にある実際の磁気メディア層（情報のビットを保存するフィルム）の結晶方位と粒径の制御が最適化されています。その上に、同じスパッタリングプロセスで炭素ベースの保護オーバーコートが蒸着されます。プラッターには、通常、シード層、コバルトや鉄を含む可能性のある軟磁性下地層 (SUL) [ 16 ] [ 17 ]などの材料でできた層が含まれます。SUL は、ニッケル酸化物、ニッケルマンガン、または鉄マンガン合金でできた反強磁性 (A-FM) 層[ 18 ] 、ルテニウムでできた中間層[ 18 ]、および酸化物を含むコバルト-クロム-パラジウム合金の層などの材料でできています。[ 8 ] 後処理では、ディスクを溶剤溶液に浸すことによって、ナノメートルの薄いポリマー潤滑層がスパッタ構造の上に堆積され、その後、ディスクはさまざまなプロセスでバフ研磨されて小さな欠陥が除去され、浮上ヘッド上の特別なセンサーによって、残っている凹凸やその他の欠陥がないことが検証されます (上記のビットのサイズが、重大な欠陥のサイズを構成する尺度を大まかに設定します)。ハードディスクドライブでは、ハードディスクヘッドが回転するプラッターの表面を放射状に移動することでデータの読み取りまたは書き込みを行います。ハードディスクプラッターには、極めて滑らかな表面、耐久性、そして完璧な仕上げが求められます。

1990年、東芝MK1122FCハードドライブが日本で発売された。これは、初期のハードドライブで使用されていたアルミニウム合金に代わる、ガラス基板を使用した最初のプラッターを導入した。 [ 19 ] 1991年2月、Areal Technologyは、ガラス基板を使用した最初のハードドライブの1つであるMD-2060をリリースした。これはもともと、ガラス基板の優れた耐衝撃性がより適しているラップトップ向けに設計されたものだった。 [ 20 ] [ 21 ] [ 22 ] 1991年4月、東芝MK1122FCが北米で発売された。東芝の工場はArealよりもはるかに多くのドライブを生産することができたが、Arealはすぐに市場から姿を消した。[ 20 ] [ 23 ] 2000年頃、他のハードドライブメーカーは、ガラスプラッターがアルミニウムプラッターに比べていくつかの利点があるため、アルミニウムプラッターからガラスプラッターに移行し始めた。[ 24 ] [ 25 ] [ 26 ]

2005年から2006年にかけて、ハードディスクドライブと磁気ディスク/メディアの技術に大きな転換が起こりました。当初は面内磁化材料がビットの保存に使用されていましたが、現在では垂直記録に置き換えられています。この移行の理由は、ストレージ密度の向上というトレンドを継続する必要性にあり、垂直配向メディアはビットサイズの縮小に対してより安定したソリューションを提供します。磁化をディスク表面に対して垂直に配向することは、ディスクの堆積構造や磁性材料の選択、そしてハードディスクドライブの他のコンポーネント（ヘッドや電子チャネルなど）に大きな影響を与えます。

参照

参考文献

  1. ^「プラッターとは何か？ - Techopediaからの定義」 2023年。
  2. ^山本 剛志; 兵頭 秀次 (2003). 「薄膜ディスク用アモルファスカーボンオーバーコート」 .トライボロジーインターナショナル. 36 ( 4–6 ): 483–487 . doi : 10.1016/S0301-679X(02)00240-2 .
  3. ^ Brunner, Ralf. 「ハードディスクドライブにおけるカーボンオーバーコートとパーフルオロポリエーテル潤滑剤の特性」（PDF） . escholarship.org . 2025年9月8日閲覧。
  4. ^ 「高記録密度・高信頼性を実現するヘッドディスクインターフェース技術」（PDF） .富士通. 2025年9月8日閲覧。
  5. ^ Kovac, Z.; Novotny, VJ (1991). 「薄膜磁気記録媒体用シリコン窒化物オーバーコート」. IEEE Transactions on Magnetics . 27 (6): 5070– 5072. Bibcode : 1991ITM....27.5070K . doi : 10.1109/20.278743 .
  6. ^ 「将来のハードドライブの保護」。
  7. ^ Yen, Bing K.; White, Richard L.; Waltman, Robert J.; Mate, C. Mathew; Sonobe, Yoshiaki; Marchon, Bruno (2003). 「a-SiNxハードディスクオーバーコートの被覆率と特性」 . Journal of Applied Physics . 93 (10): 8704– 8706. doi : 10.1063/1.1543136 .
  8. ^ a bドウィヴェディ、N.;アラスカ州オット;サシクマール、Ｋ．ドゥ、C.ヨー、RJ。ナラヤナン、B.サッシ、米国;ファジオ、D.デ;ソアヴィ、G.ダッタ、T.バルシ、O.シンデ、S.チャン、J.アラスカ州カティヤール。キートリー、PS;アラスカ州スリバスタヴァ。サンカラナラヤナン、SKRS;フェラーリ、AC。バティア、CS (2021)。「超高記憶密度磁気媒体用のグラフェンオーバーコート」。ネイチャーコミュニケーションズ。12 (1): 2854.arXiv : 1906.00338。Bibcode : 2021NatCo..12.2854D。doi : 10.1038/s41467-021-22687-y . PMC 8129078 . PMID 34001870 .  
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  10. ^ 「Seagateのロードマップ：120TBハードドライブへの道」 。2021年3月10日時点のオリジナルよりアーカイブ。
  11. ^微粒子と粒状磁性：ナノ粒子と薄膜。オックスフォード大学出版局。2024年2月20日。ISBN 978-0-19-287311-8。
  12. ^データストレージの開発：材料の観点ジョン・ワイリー・アンド・サンズ 2011年11月8日ISBN 978-0-470-50100-9。
  13. ^ハイパフォーマンスコンピューティング：現代のシステムと実践. モーガン・カウフマン. 2017年12月5日. ISBN 978-0-12-420215-3。
  14. ^ Corinne Iozzio. 「ハードドライブを永久に破壊する方法」 2015年。
  15. ^ Darren Waters. 「ハードディスク復旧の限界をテストする」 . 2007年.
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  18. ^ a bデータストレージの開発：材料の観点ジョン・ワイリー・アンド・サンズ 2011年10月11日ISBN 978-1-118-09682-6。
  19. ^ “【東芝】 MK1122FC” .情報処理学会コンピュータミュージアム.情報処理学会. 2025年6月12日閲覧。
  20. ^ a b「ストレージ業界における新製品、新エネルギー」エレクトロニクス64 (9) .エンデバー・ビジネス・メディア: 65頁以降1991年9月 – Gale経由.
  21. ^ Brownstein, Mark (1990年11月26日). 「ノートパソコン用小型ハードディスクドライブはプラッター1枚とヘッド2つだけを使用」 InfoWorld 12 ( 48 ). IDG Publications: 21 – Google Books経由.
  22. ^ Blankenhorn, Dana (1991年2月27日). 「PC向け新製品：Disctec 60MBノートパソコン用ドライブ」 . Newsbytes . The Washington Post Company – Gale経由.
  23. ^ Scanlan, Jim (1990年12月13日). 「ドライブの高さは1インチ前後で推移。1.78インチ幅のプロトタイプの報告も」 EDN . 35 ( 25A). UBM Canon: 3以降– Galeより引用。
  24. ^ Charles M. Kozierok. 「PCガイド」 . 「プラッター基板の材質」セクション .
  25. ^ マーク・ブラウンスタイン、 「ガラスがハードドライブに活用可能に」 p. 28、 InfoWorld、1989年3月13日。
  26. ^ スコット・ミューラー. 「PCハードウェアライブラリ 第1巻：ハードドライブ」 . 「ハードディスクプラッター（ディスク）」セクション . 1998年.
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