JPH06349111A

JPH06349111A - 記録媒体

Info

Publication number: JPH06349111A
Application number: JP13741293A
Authority: JP
Inventors: Isao Kobayashi; 功小林
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1993-06-08
Filing date: 1993-06-08
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】記録・再生特性に優れた記録媒体を提供する
ことを目的とする。【構成】カーボン基板と、記録膜と、前記カーボン基
板と記録膜との間に設けられたＴｉ，Ｖ，Ｃｕ，Ｚｒ，
Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの群の中から選ばれる金属、若し
くはこれらの金属を成分とする合金からなる膜とを具備
する記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、特にガラス状炭素のよ
うなカーボンを基板として用いた記録媒体に関するもの
である。

【０００２】

【発明の背景】現在、ハードディスク用基板の材料とし
て提案されているものはアルミニウム合金が主流であ
り、アルミニウム合金の表面に１０μｍ程度のＮｉ−Ｐ
メッキを施したものが使用されている。しかしながら、
アルミニウム合金製の基板は、厚さが薄くなると、剛性
が不足するという問題点が有る。すなわち、剛性が不足
すると、鏡面加工の際、基板にうねりが生じて平坦化で
きず、この為うねりが有る基板をディスクに使用した
際、回転むらが生じ、又、磁気ヘッドの浮上量を小さく
出来ないという不都合を生じたり、さらにはスピンドル
へのチャッキングの際にディスクが変形すると言う不都
合が有る。

【０００３】又、ディスクの製造は基板上にスパッリン
グ等の薄膜形成手段で磁性膜を形成する方法が一般的で
あるが、この際、基板温度が数百℃となる為、耐熱性が
要求される。しかしながら、アルミニウム合金を主材料
とした基板にあっては、耐熱性が不足するという問題点
が有り、この結果、基板が熱変形するという不都合が有
る。

【０００４】更に、成膜後に基板を加熱すると磁性膜の
保磁力が高くなることが知られており、この観点から熱
処理が行われることも有り、従って耐熱性が一層要求さ
れている。ところで、剛性や耐熱性に富む基板材料とし
て結晶化ガラスや強化ガラス等のガラスが考えられる。
この他に、ガラスは基板に要求される表面平滑性と硬度
の面では優れているものの、破壊（衝撃）に対して弱
く、又、表面に水分の吸着を起こしやすいという難点が
有る。又、磁性膜を形成するスパッタリングに際して、
高性能の磁性膜を得る為には、真空度を上げる必要が有
るが、減圧（真空）によりガラス内部から水分がしみ出
し、真空度が上がり難いという不都合も有る。さらに
は、基板加熱の際、赤外線ヒータを用いることが多いも
のの、赤外線が基板を透過し、基板の加熱効率が悪く、
又、基板の固有抵抗が高い為に静電気によるゴミの付着
が起こり易く、エラーレートの増加の原因にもなってい
る。

【０００５】このようなことから、前記のようなアルミ
ニウム合金やガラスとは全く異なる材料としてカーボ
ン、特にガラス状炭素が注目を浴び始めている。そし
て、本出願人によっても、ガラス状炭素をハードディス
クの基板として利用することが提案（特開昭６０−３５
３３３号公報）されている。

【０００６】

【発明の開示】本発明者は、ハードディスク基板に要求
される項目に着目し、すなわち基板加工時における内外周加工やチャンファー加工
の際、割れや欠けが起き難いよう、又、テクスチャー形
成や薄膜形成の際のハンドリング時においての信頼性の
面から高強度であること、磁気ヘッドの追従性から基板のうねりを小さくする
必要があり、基板材料の剛性が高いこと、高記録密度化する為に基板の表面平滑性が良好で、
微小な欠陥も無いこと、磁性膜の特性を向上させる為に基板は非磁性である
こと、耐食性、耐候性が良好であること、耐衝撃性に富むこと、製造時の信頼性、及びＣＳＳ特性（耐久性）の面か
ら高硬度であること、ＣＳＳ特性を高め、ハードディスクドライブのスピ
ンドル負荷を低減化する為に、基板は軽量であること、静電気によるゴミ等の付着防止の為に基板材料の固
有抵抗が小さいことに着目し、ガラス状炭素をハードディスクの基板とした磁気記録媒
体を提案し、このものは各方面から称賛を浴びている。

【０００７】すなわち、例えば熱硬化性樹脂を硬化させ
る硬化工程と、この硬化工程により得られた樹脂材料を
加熱して炭化させる炭化焼成工程とを具備し、前記炭化
焼成工程は、不活性雰囲気下において約１０００〜１４
００℃で熱処理するガラス状炭素の製造方法、詳しくは
硬化前の初期縮合物の状態で約２０重量％以上の水を含
有することが出来る熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程
と、この硬化工程により得られた樹脂材料を加熱して炭
化させる炭化焼成工程とを具備し、前記炭化焼成工程
は、不活性雰囲気下において約１０００〜１４００℃で
熱処理するガラス状炭素の製造方法によって、例えば曲
げ強度が１８ｋｇｆ／ｍｍ²以上の特性を有し、かつ、
空孔の孔径が０．１μｍ以下であるといった特性のガラ
ス状炭素が得られ、このようなガラス状炭素を用いて作
製した磁気記録媒体はこれまでのものに比べて優れたも
のであった。

【０００８】さらに、ガラス状炭素の製造方法におい
て、不活性雰囲気、かつ、約１０００気圧以上の圧力下
において約１５００〜２０００℃で熱処理（ＨＩＰ処
理）しても良く、その場合には曲げ強度が２４ｋｇｆ／
ｍｍ²以上となり、かつ、空孔の孔径が０．１μｍ以下
であり、一層優れた特性のガラス状炭素が得られるよう
になる。

【０００９】つまり、上記のようにして得られたガラス
状炭素は、機械的強度が向上し、磁気ディスク製造工程
上懸念される割れや欠けが殆どなく、又、弾性率も約２
５００Ｋｇｆ／ｍｍ²以上であって、うねりの問題がな
いものであり、そして鏡面研磨後の表面平滑性（中心線
平均粗さＲａ）は１．０ｎｍ程度まで可能であり、材料
表面には微小な欠陥（開孔や結晶粒界等）が殆ど認めら
れず、又、密度は１．５〜１．８と軽量であり、そして
固有抵抗が小さく、さらには高硬度で非磁性である。こ
のようなことから、このガラス状炭素は記録媒体の基板
として極めて好ましい特長を有したものであった。

【００１０】ところで、ガラス状炭素を基板とした記録
媒体における磁気特性に一層の向上が求められるに至っ
た。このような要望に沿っての研究が鋭意推し進められ
て行った結果、磁気特性の向上は下地膜の改善によって
達成できることが判って来た。すなわち、例えば下地膜
であるＣｒ膜の結晶性を高めることによって、磁気特性
の向上が達成できることが判って来た。

【００１１】そして、さらなる研究の結果、Ｃｒ膜の結
晶性の問題は基板であるガラス状炭素がＣｒ膜中に拡散
して行くことから起きていることが見出され、この拡散
の阻止が行えれば良いことが判って来た。このようなこ
とを達成する手段についての研究が鋭意推し進められて
行った結果、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔ
ａ，Ｗの群の中から選ばれる金属やその合金からなる膜
を設けることが見出されるに至った。

【００１２】本発明は係る知見に基づいてなされたもの
であり、記録・再生特性に優れた記録媒体を提供するこ
とを目的とする。この本発明の目的は、カーボン基板
と、記録膜と、前記カーボン基板と記録膜との間に設け
られたＴｉ，Ｖ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの
群の中から選ばれる金属、若しくはこれらの金属を成分
とする合金からなる膜とを具備することを特徴とする記
録媒体によって達成される。

【００１３】以下、本発明について詳しく説明する。本
発明で用いられるカーボン基板、特にガラス状炭素から
なる基板は、熱硬化性樹脂を硬化させる硬化工程と、こ
の硬化工程により得られた樹脂材料を加熱して炭化させ
る炭化焼成工程とを具備するガラス状炭素の製造方法に
おいて、前記炭化焼成工程は、不活性雰囲気下において
約１０００〜１４００℃で熱処理するガラス状炭素の製
造方法によって得られる。尚、このガラス状炭素の製造
方法において、不活性雰囲気、かつ、約１０００気圧以
上の圧力下において約１５００〜２０００℃で熱処理
（ＨＩＰ処理）しても良い。

【００１４】好ましい熱硬化性樹脂としては、硬化前の
初期縮合物の状態で２０重量％以上の水を含有すること
が出来るものである。ここで、「初期縮合物」とは、硬
化前の樹脂を意味し、原料モノマーを相当量含む場合も
あるが、ある程度付加及び／又は縮合反応が起こり、粘
度が高くなった樹脂組成物をいう。該熱硬化性樹脂組成
物の特徴は、硬化の際に縮合水のような低沸点物の溜ま
りが起こらないことであり、つまり熱硬化性樹脂が硬化
する前の粘度が高くなった初期縮合物の状態で樹脂が２
０重量％以上の水を含有することが出来る程度の親水性
を有するようにしておくことにより、低沸点物が樹脂内
（あるいは硬化物内）に閉じ込められても、低沸点物の
溜まりが生ずることがないようになる。尚、より一層に
低沸点物を樹脂内に完全に分散溶解させる為には、３０
重量％以上の水を含み得る樹脂組成物が望ましい。

【００１５】熱硬化性樹脂組成物がどの程度の粘度の時
に、樹脂組成物の水可溶能力が２０重量％を越えていれ
ば硬化・炭化後に空孔（気孔）を殆ど生じないようにな
るかは、原料樹脂の種類、重合度、ブレンド比率等によ
り異なるが、本発明者の研究の結果によれば、２００〜
８０００ｃｐｓ／２０℃の粘度状態において２０重量％
を越える水可溶能力があれば良いことが判明した。

【００１６】本発明における熱硬化性樹脂の初期縮合物
は、原料樹脂の種類、ブレンドの比率、重合度制御、変
性等により適宜設計することが出来る。本発明において
用いられる熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エステル樹脂、
フラン樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹
脂、キシレン樹脂等を挙げることが出来、これらの樹脂
をそのまま、あるいはブレンド、又は変性することによ
り用いられる。好ましくは変性フェノール・フラン樹脂
をベースにした樹脂で、例えば特開昭６０−１７１２０
８号公報、特開昭６０−１７１２０９号公報、特開昭６
０−１７１２１０号公報、特開昭６０−１７１２１１号
公報で開示された熱硬化性樹脂が挙げられる。熱硬化性
樹脂に変性し得るものとしては、上述のフェノール樹
脂、フラン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはアスファル
ト、ピッチ類等の天然に産出する高い炭素化収率を有す
る材料、リグニン、セルロース、トラガカントガム、ア
ラビアガム、フミン酸、各種糖類等の比較的高い炭化収
率を有する親水性物質が挙げられる。

【００１７】又、本発明を実施するにあたってフィラー
を入れることができる。フィラーとしては、上述の熱硬
化性樹脂を含む各種カーボン材料、例えばポリアクリロ
ニトリル系カーボン材、セルロース系カーボン材、レー
ヨン系カーボン材、ピッチ系カーボン材、リグニン系カ
ーボン材、フェノール樹脂系カーボン材、フラン樹脂系
カーボン材、エポキシ樹脂系カーボン材、アルキッド樹
脂系カーボン材、不飽和ポリエステル系カーボン材、キ
シレン樹脂系カーボン材の他に、各種黒鉛、カーボンブ
ラック等がある。

【００１８】そして、上記したような熱硬化性樹脂やフ
ィラー等を、硬化前に目的とする用途に応じた所定の形
状の型に入れ、加熱等による硬化工程を経ることによ
り、所定の形状の樹脂材料が得られる。このようにして
得られた所定形状の樹脂材料を加熱して炭化させる炭化
焼成工程において、不活性雰囲気中において約１０００
〜１４００℃で熱処理する。そして、この後、必要に応
じて、不活性雰囲気下における約１０００気圧以上の圧
力下において約１５００〜２０００℃で熱処理する。

【００１９】このような処理により、ガラス状炭素は、
実質的に無孔性で、よりパッキング化し、材料内部に存
在するミクロポアの径が小さくなり、緻密化する。か
つ、加圧熱処理段階は２０００℃以下としたので、ガラ
ス状炭素の黒鉛化が抑えられ、高密度で、機械的強度
（曲げ強度）が大きく向上し、基板加工時における割れ
や欠けが激減し、又、薄膜形成等に際してのハンドリン
グの信頼性が向上する。

【００２０】ここで、熱処理工程における不活性雰囲気
とは、酸素を含まず、通常、ヘリウム、アルゴン、窒素
等からなる群より選ばれた少なくとも一種の気体よりな
る雰囲気、あるいは減圧ないしは真空状態のことであ
る。又、熱処理工程における温度は約１０００〜１４０
０℃必要であるが、より好ましくは約１１００〜１３０
０℃である。この場合、炭化焼成時間は、樹脂材料の種
類、形状や焼成温度により適宜選択すれば良い。

【００２１】熱処理焼成温度が１０００℃未満の低すぎ
る温度では、前処理工程段階でより十分な炭化まで至っ
ておらず、気孔が十分に小さくなりきっていない。逆
に、熱処理焼成温度が１４００℃を越えて高すぎる温度
では、気孔は殆ど見当たらず、非常に緻密な構造となっ
てはいるものの、黒鉛化が進行しており、後の加圧熱処
理が行われても強度的に不十分なものとなる。この為、
記録媒体の製造工程中の些細な衝撃に対しても欠け等が
発生し易くなる。

【００２２】又、上記熱処理後、不活性雰囲気下におけ
る約１０００気圧以上の圧力下において約１５００〜２
０００℃で熱処理しても良く、その場合の加圧熱処理工
程における不活性雰囲気とは、通常、アルゴン、窒素等
からなる群より選ばれた少なくとも一種の気体雰囲気で
ある。加圧熱処理工程における温度は約１５００〜２０
００℃が必要である。１５００℃未満の低すぎる温度で
は、期待どおりの効果が得られない。逆に、２０００℃
を越えた高すぎる温度では、黒鉛化が進行し、高密度化
しているものの、機械的強度が減少して来る。この為、
記録媒体の製造工程中の些細な衝撃に対しても欠け等が
発生し易くなる。

【００２３】圧力を加える方法としては、密閉された容
器内に外部から油圧、その他の機械的力を加え、処理中
の材料に直接または間接に圧力を加える方法を用いるこ
とが出来る。この方法により、密閉された容器内の気圧
は１０００気圧以上に高めることが出来、この圧力を利
用して内部の試料に等方的な圧力を加えるとことが出来
る。このような処理は熱間静水圧加圧装置により実施す
ることが可能である。

【００２４】加圧熱処理工程における圧力は、前述の熱
硬化性樹脂組成物の種類にかかわらず、１０００気圧以
上、特に約１５００気圧以上であるとき良好な結果が得
られる。そして、このようにして得られたガラス状炭素
は、機械的強度が大きく、鏡面研磨後の表面平滑性がＲ
ａで１．０ｎｍ程度まで可能であり、材料表面には微小
な欠陥（開孔や結晶粒界等）が殆ど認められない。又、
ガラス状炭素自体が有する特性、すなわち固有抵抗が小
さく、耐食性、耐候性が良好で、軽量、高硬度、非磁性
である性質をも兼ね備えている。

【００２５】上記のようにして得られたカーボン基板
に、Ｔｉ，Ｖ，Ｃｕ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの群
の中から選ばれる金属、若しくはこれらの金属を成分と
する合金からなる膜を薄膜形成手段で、例えば約２００
〜２０００Å厚設け、この後、通常の工程を経て、例え
ば下地Ｃｒ膜、ＣｏＮｉＣｒ磁性膜といった膜を設ける
ことによって本発明になる磁気記録媒体が得られる。

【００２６】このように特定のバッファー膜がカーボン
基板に対して設けられてなる磁気記録媒体は、下地Ｃｒ
膜の結晶性や配向性が向上したものとなり、その結果Ｃ
ｏＮｉＣｒ磁性膜の磁気特性が向上したものとなった。
そして、基板として用いたガラス状炭素の特長が最大限
に発揮されていて、極めて好ましいものが得られた。

【００２７】以下、実施例により本発明をさらに具体的
に説明する。

【００２８】

【実施例】

〔実施例１〕フルフリルアルコール５００重量部、９２
％パラホルムアルデヒド４８０重量部および水３０重量
部を７５℃で攪拌して溶解させ、攪拌下でフェノール５
２０重量部、水酸化ナトリウム８．８重量部および水４
５重量部の混合液を滴下した。滴下終了後、７５℃で３
時間反応させた。この後、フェノール８０重量部、水酸
化ナトリウム８．８重量部および水４５重量部の混合液
をさらに滴下し、７５℃で４．５時間反応させた。３０
℃まで冷却した後に、６０％パラトルエンスルホン酸水
溶液で中和した。この中和物を減圧下で脱水して１７０
重量部の水を除去し、フルフリルアルコール５００重量
部を添加混合した。得られた樹脂の粘度は２０℃で３７
０ｃｐｓであった。尚、この樹脂が含むことのできる水
量を測定したところ３９重量％であった。

【００２９】この熱硬化性樹脂１００重量部に対し、パ
ラトルエンスルホン酸７０重量部、水２０重量部、セロ
ソルブ１０重量部の混合溶液３．５重量部を添加し、十
分攪拌した後、厚さ５ｍｍの型に注入し、減圧脱泡し
た。次に、５０℃で３時間、さらに８０℃で２日間加熱
硬化した。得られた樹脂硬化物を有機物焼成炉（中外炉
工業製）に入れ、窒素雰囲気中にて２〜５℃／時の昇温
速度で７００℃まで加熱し、さらに０．５ｍＴｏｒｒ程
度の真空中にて５〜２０℃／時の昇温速度で１２００℃
まで加熱焼成し、この温度で２時間保持し、この後に冷
却した。

【００３０】次に、前記熱処理工程にて得られたガラス
状炭素を熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）装置の試料室に挿
入し、アルゴンガスにて加圧しながら５００℃／時の昇
温速度で１５００℃まで加熱し、１５００℃、２０００
気圧で１時間保持し、この後冷却した。得られたガラス
状炭素の密度は１．６５ｇ／ｃｍ³であり、破断面を見
ると明らかにガラス状であった。

【００３１】そして、＃５００〜＃８０００の砥粒にて
鏡面研磨し、研磨面の表面孔状態および孔径を走査型電
子顕微鏡にて観察した。孔径は０．０５〜０．０１μｍ
以下であり、問題となるような欠陥（開孔や結晶粒界
等）は存在しなかった。又、表面平滑性はＲａで１．０
ｎｍであり、極めて良好であった。さらに、当該材料の
曲げ強度をＪＩＳ規格Ｒ１６０１に基づき測定した結
果、曲げ強度は２９．８ｋｇ／ｍｍ²であった。又、弾
性率は２５００ｋｇｆ／ｍｍ ²であった。

【００３２】このようにして得られたガラス状炭素から
なる基板上に所定の薄膜形成手段でＴｉ膜を１０００Å
厚設け、この後４００℃に基板を加熱してから所定の薄
膜形成手段でＣｒ膜を１０００Å厚設け、ＣｏＮｉＣｒ
磁性膜を６００Å厚設け、最上層に保護膜としてＳｉＯ
₂膜を２００Å厚設け、ガラス状炭素−Ｔｉ膜−Ｃｒ膜
−ＣｏＮｉＣｒ膜−ＳｉＯ₂膜いった膜構成の磁気記録
媒体を得た。

【００３３】〔実施例２〕実施例１において、ガラス状
炭素からなる基板上に設けるＴｉ膜の代わりにＶ膜を設
け、ガラス状炭素−Ｖ膜−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜−Ｓ
ｉＯ₂膜いった膜構成の磁気記録媒体を得た。〔実施例３〕実施例１において、ガラス状炭素からなる
基板上に設けるＴｉ膜の代わりにＣｕ膜を設け、ガラス
状炭素−Ｃｕ膜−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜−ＳｉＯ₂膜
いった膜構成の磁気記録媒体を得た。

【００３４】〔実施例４〕実施例１において、ガラス状
炭素からなる基板上に設けるＴｉ膜の代わりにＺｒ膜を
設け、ガラス状炭素−Ｚｒ膜−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜
−ＳｉＯ₂膜いった膜構成の磁気記録媒体を得た。〔実施例５〕実施例１において、ガラス状炭素からなる
基板上に設けるＴｉ膜の代わりにＮｂ膜を設け、ガラス
状炭素−Ｎｂ膜−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜−ＳｉＯ₂膜
いった膜構成の磁気記録媒体を得た。

【００３５】〔実施例６〕実施例１において、ガラス状
炭素からなる基板上に設けるＴｉ膜の代わりにＭｏ膜を
設け、ガラス状炭素−Ｍｏ膜−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜
−ＳｉＯ₂膜いった膜構成の磁気記録媒体を得た。〔実施例７〕実施例１において、ガラス状炭素からなる
基板上に設けるＴｉ膜の代わりにＴａ膜を設け、ガラス
状炭素−Ｔａ膜−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜−ＳｉＯ₂膜
いった膜構成の磁気記録媒体を得た。

【００３６】〔実施例８〕実施例１において、ガラス状
炭素からなる基板上に設けるＴｉ膜の代わりにＷ膜を設
け、ガラス状炭素−Ｗ膜−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜−Ｓ
ｉＯ₂膜いった膜構成の磁気記録媒体を得た。〔実施例９〕実施例１において、ガラス状炭素からなる
基板上に設けるＴｉ膜の代わりにＴｉ−Ｖ膜を設け、ガ
ラス状炭素−（Ｔｉ−Ｖ）膜−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜
−ＳｉＯ₂膜いった膜構成の磁気記録媒体を得た。

【００３７】〔比較例１〕実施例１において、ガラス状
炭素からなる基板上にＴｉ膜を設ける工程を省略し、ガ
ラス状炭素−Ｃｒ膜−ＣｏＮｉＣｒ膜−ＳｉＯ₂膜いっ
た膜構成の磁気記録媒体を得た。〔特性〕上記各例で得た磁気記録媒体の保磁力Ｈｃ及び
記録再生特性Ｃ／Ｎを調べたので、その結果を下記の表
−１に示す。

【００３８】表−１Ｈｃ（Oe）Ｃ／Ｎ（dB）実施例１１６８０５８．４実施例２１５５０５６．７実施例３１５７０５７．６実施例４１６５０５８．８実施例５１５１０５６．３実施例６１６４０５８．１実施例７１５７０５７．２実施例８１５９０５６．６実施例９１６１０５７．１比較例１１４２０５４．３これによれば、本発明になるものはＨｃが高く、高性能
な磁気記録媒体であることが窺える。

【００３９】

【効果】記録・再生特性に富む記録媒体が得られる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カーボン基板と、記録膜と、前記カーボ
ン基板と記録膜との間に設けられたＴｉ，Ｖ，Ｃｕ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｔａ，Ｗの群の中から選ばれる金属、
若しくはこれらの金属を成分とする合金からなる膜とを
具備することを特徴とする記録媒体。