JPH07161032A

JPH07161032A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH07161032A
Application number: JP30882393A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kitaoka; 北岡正樹; Toshifumi Tsujino; 敏文辻野; Akio Takigawa; 章雄滝川
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 1993-12-09
Filing date: 1993-12-09
Publication date: 1995-06-23

Abstract

(57)【要約】【目的】強靱性および潤滑耐久性が改良された保護膜を
有する磁気記録媒体を提供する。【構成】ガラス板上にコバルト合金磁性層、保護層およ
びパーフルオロカーボン潤滑層を順次形成した磁気記録
媒体で、保護層を、テトラエトキシシランとγヒドロキ
シトリメトキシシランと二酸化珪素微粒子とを含む溶液
を磁気層上に塗布、硬化して形成したポリオルガノシロ
キサンと二酸化珪素をマトリックスとし、そのマトリッ
クス中に二酸化珪素微粒子を分散させた層とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＣＳＳ耐久特性が優れ
た磁気記録媒体に関し、さらに詳述すると保護層の強靱
性が改善され、かつ、潤滑層と保護層との密着性が改善
された磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、コンタクトスタートストップ
（以下ＣＳＳと記す）式の磁気ディスク装置に用いられ
る磁気記録媒体は、非磁性体基板上に磁性層、保護層お
よび潤滑層を順次形成して製造される。保護層は磁性層
を外部環境から保護し、磁気ヘッドとの直接接触により
損傷するのを防止し、一方潤滑層は、保護層の摩耗を緩
和する役割を果たす。保護層は、耐摩耗性あるいは潤滑
性が良好であるという観点から、二酸化珪素のような金
属酸化物、窒化珪素のような金属窒化物、非晶質炭素等
の無機物で構成され、潤滑層は、化学的安定性、低蒸気
圧、低表面張力、境界潤滑性、保護層との付着力が良好
等の特性から、パーフルオロポリエーテル系の液体潤滑
剤が用いられている。更に、磁気記録媒体と磁気ヘッド
間の摩擦を低減させるため、磁気記録媒体の表面に微細
な凹凸表面が付与される。磁気記録媒体の表面に適当の
凹凸と潤滑性を付与することにより、それらの相乗効果
によって、磁気記録媒体のコンタクトスタートストップ
（ＣＳＳ）特性の向上が計られている。

【０００３】特開昭６１−２２９２２７号公報や特開昭
６１−７３２２７号公報には、磁気記録媒体の磁性層の
保護層を形成するとともに、磁気記録媒体表面に凹凸を
同時に形成することを目的として、磁性層上に二酸化珪
素微粒子を分散させたテトラアルコキシシランの加水分
解溶液を塗布、硬化させて保護層を形成することが開示
されている。また、特開平２−１３７１２０号公報に
は、２種以上の平均粒径を有するシリカ微粒子を二酸化
珪素膜中に分散させたものを保護層とする磁気記録媒体
が開示されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記硬
質微粒子を分散させる保護層とのマトリックスとして二
酸化珪素を用いた従来技術では、潤滑剤の均一塗布性な
らびに保護層と潤滑剤の付着力が必ずしも十分であると
はいえなかった。すなわち、保護層表面において摩擦係
数の場所によるばらつきが生じ、耐久性が十分でなかっ
た。たとえば潤滑層が消失した部分では、摩擦係数の増
大が顕著となり、更に二酸化珪素膜は脆いので、やがて
保護層の摩耗が進み、ときには磁性層にまで破壊が及ぶ
という問題点があった。本発明は上記問題点を解決する
ためになされたもので、潤滑剤の均一塗布性ならびに保
護層と潤滑剤の付着力を強くして磁気ヘッドとの摩擦を
低減させる磁気記録媒体を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、表面が平滑な
非磁性体基板上に磁性層、保護層および潤滑層を順次形
成してなる磁気記録媒体において、保護層を下記の一般
式（１）および（２）で示される有機珪素化合物と硬質
微粒子とを含む塗布溶液を磁性層上に塗布、硬化して形
成したポリオルガノシロキサン含有層としたことを特徴
とする磁気記録媒体である。

【０００６】Ｒ¹ _nＳｉ（Ｒ²）_4-n （１）Ｓｉ（Ｒ²）₄ （２）ここで、Ｒ¹：ヒドロキシル基、エポキシ基、メルカプト基、ア
ミノ基または４級アンモニウム基を有する有機基で、互
いに同一であっても異なっていてもよい、Ｒ²：アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシアル
コキシ基、イソシアネート基または塩素元素で、互いに
同一であっても異なっていてもよい、ｎ：１〜３のいずれかの整数、である。

【０００７】本発明の保護層は、一般式（１）で示され
る有機珪素化合物および／またはそれらの部分加水分解
縮合物と、一般式（２）で示される有機珪素化合物およ
び／またはそれらの部分加水分解縮合物と、硬質微粒子
とを含む塗布溶液を磁性層上に塗布後加熱などにより硬
化して形成することができる。ここで、加水分解縮合物
とは、一般式（１）、（２）で示される有機珪素化合物
中のアルコキシ基、アルコキシアルコキシ基、アシルオ
キシ基、イソシアネート基、塩素元素の一部または全部
が水酸基で置換されたもの、および更に一部縮合が進行
したものをいう。

【０００８】本発明に用いられる一般式（１）で示され
る有機珪素化合物としては、γ−ヒドロキシプロピルト
リメトキシシラン、オクタデシルジメチル［３ー（トリ
メトキシシリル）プロピル］アンモニウムクロライド、
γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−グリ
シドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロ
ピルトリエトキシシラン、Ｎ−（β−アミノエチル）−
γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−（Ｎ，Ｎ
−ジグリシジル）アミノプロピルトリメトキシシラン、
γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシランを例
示できる。また、一般式（２）で示される有機珪素化合
物としては、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシ
ラン、テトラアセトキシラン、テトライソシアネートシ
ラン等を例示できる。一般式（１）で示される有機珪素
化合物において、ヒドロキシル基、アミノ基、エポキシ
基、メルカプト基、４級アンモニウム基を末端に有する
炭化水素基Ｒ¹を有する有機珪素化合物および／または
その誘導体を含む塗布溶液を用いて保護層を形成した
後、パーフルオロポリエーテル等の潤滑剤を塗布する
と、潤滑剤の均一塗布性の向上および保護膜中の前記官
能基と潤滑剤とが水素結合を介して結合し、保護層と潤
滑層が強固に結合する。

【０００９】塗布溶液中に含まれる一般式（１）および
（２）で示される有機珪素化合物の混合割合は、各々Ｒ
¹ _nＳｉＯ_(4-n)/2としてのモル数およびＳｉＯ₂としての
モル数に換算して表して、ＳｉＯ₂／Ｒ¹ _nＳｉＯ_(4-n)/2
比を１〜１０³とするのが好ましい。この値が１０³を超
えると磁気記録媒体の保護層として、潤滑剤の均一塗布
性が低下し、磁気ヘッド摺動時の摩擦係数が保護層の表
面で場所によりばらつくので好ましくない。更に保護層
自体が脆くなるので好ましくない。一方１に満たないと
きは、保護層の耐摩耗性が不十分となり磁気記録媒体と
しての摩耗強度が低下するので好ましくない。磁性層の
磁気的性質の変化が磁気記録媒体としての記録および再
生に影響を与えない温度で保護層を塗布、硬化させる
と、一般式（１）で示される有機珪素化合物の有機基Ｒ
¹は分解することなく保護層中に残存する。この様にし
て保護層中に導入された有機基は、潤滑層との親和性を
有し、潤滑耐久性の向上および保護層の強靱性付与に寄
与し、磁気ヘッドが磁気記録媒体表面にたとえ衝突した
場合においても大きな破壊抵抗を示す。

【００１０】本発明において、磁気記録媒体と磁気ヘッ
ドとの間に摩擦係数をさらに低減させるために、磁気記
録媒体表面に、凸部と凹部の差が約５ｎｍ以上の、凹凸
表面を付与することができる。本発明においては、前記
凹凸表面形状を保護層中の硬質微粒子により形成され
る。硬質微粒子としてアルミニウム、ケイ素、チタン、
ジルコニウム、スズ、アンチモン、タンタル等の酸化物
を用いることができ、なかでもそれらの金属酸化物微粒
子が水もしくはアルコール系の分散媒に分散したゾルが
好ましい。特にシリカゾルが塗布液調製時の安定性、入
手し得る品種の多さ等から好ましい。シリカゾルとは、
粒径が約１〜５００ｎｍのシリカ（二酸化珪素）微粒子
を水またはアルコール系分散媒に分散せしめたゾル、ま
たはこのゾルから分散媒を除去した乾燥粉末を再度、適
当な分散媒に分散せしめたゾルである。

【００１１】塗布溶液中に含まれる一般式（１）および
（２）で示される有機珪素化合物の濃度およびこれに添
加するシリカゾルの粒径および濃度を調節することによ
って、最適な凹凸形状を有する保護層を形成することが
できる。

【００１２】本発明にかかる保護層中に含ませる微粒子
の好ましい態様としては、珪素元素の換算モル数で表し
て、平均粒径が約１０ｎｍ〜約３００ｎｍの微粒子を、
一般式（１）および（２）の有機珪素化合物およびそれ
らの誘導体の合計量に対して、１０^ー5〜１０^-1倍となる
ように混合する。これにより保護層表面の凸部と凹部の
差を約５ｎｍ以上とすることができる。さらに好ましく
は、珪素元素の換算モル数で平均粒径が約２０ｎｍ〜約
１００ｎｍの微粒子を、一般式（１）および（２）およ
びそれらの誘導体の合計量に対して、約１０^ー3〜約１０
^ー2倍となるように混合する。これにより保護層表面の凸
部と凹部の差を約１０ｎｍ以上とし、磁気ヘッドとの摩
擦係数が低く、かつ磁気ヘッド摺動に対する耐久性を高
くすることができる。平均粒径が３００ｎｍを超える微
粒子を用いることは、磁気記録媒体使用時の磁気ヘッド
と磁性層との距離が増大し、記録再生特性が低下するの
で好ましくない。粒径が約３００ｎｍ以下の硬質微粒子
であれば、粒径の異なる２種類以上の硬質微粒子を用い
てもよい。

【００１３】上記塗布溶液中の、一般式（１）と（２）
で示される有機珪素化合物および二酸化珪素微粒子の濃
度の和が、Ｒ¹ _nＳｉＯ_(4-n)/2、ＳｉＯ₂等に換算した重
量濃度で約０.１〜約１０％となるようにするのが好ま
しい。濃度調整用の溶媒としてメタノール、エタノー
ル、イソプロピルアルコール、エトキシエタノール、プ
ロピレングリコールモノメチルエーテル等を用いること
ができる。

【００１４】このような塗布液を使用して磁性層上に塗
布した後、被膜を硬化して保護層とするが、塗布方法と
しては、浸漬塗布法または回転塗布法が好ましい。塗布
後、磁性層の磁気的性質の変化が記録および再生に影響
を与えない、たとえば約４００℃以下、より好ましくは
約３００℃以下の温度で加熱硬化するか、または紫外
線、遠紫外線などを照射して硬化させて保護層とするこ
とができる。この様にして凹部の厚みが、約５ｎｍ〜約
５０ｎｍで、凸部と凹部の差が約５ｎｍ〜約２５０ｎｍ
の凹凸形状を保護膜表面に形成することができる。凹部
の厚みが約５ｎｍ以下では、磁気ヘッドの摺動に対し
て、磁性層を保護する効果が低下するため好ましくな
い。また、５０ｎｍを超えると、磁気ヘッドと磁性層の
距離が増大し記録再生特性が低下するので好ましくな
い。また凸部と凹部の差が約５ｎｍ以下では良好なＣＳ
Ｓ耐久性が得られ難く、約２５０ｎｍを越えると記録再
生特性が低下するので好ましくない。

【００１５】本発明に用いられる非磁性基板としては、
ガラス、セラミックス等の無機酸化物系、アルミニウム
等の金属系のいずれも用いることができる。また、本発
明に用いられる磁性層は、スパッタリング等で被覆され
る合金磁性膜を用いることができる。ガラス板を用いる
場合は、火造り面またはその面を研磨により平滑にして
用いられる。アルミニウム基板を用いるときは、ニッケ
ル・リン膜を被覆しその面を研磨により平滑にして用い
られる。本発明の潤滑層としては、パーフルオロポリエ
ーテルなどのフッ素を含有する高分子化合物からなる公
知の潤滑油を用いることができる。また、本発明におい
ては、磁性層を被覆するに先立ち、磁性層の磁気特性に
影響を与える結晶性を制御するためのクロム金属などの
下地層を設けても良く、磁性層の上に保護層を設けると
きに磁性層の酸化を防止するために、保護層の形成に先
立ち非磁性の酸化防止層を設けてもよい。

【００１６】

【作用】本発明の保護層は、珪素分子に直接結合した有
機基を有するポリオルガノシロキサン分子を含有してい
るため強靱性を有する。これにより磁気ヘッドがたとえ
保護層表面に強く接触、衝突しても保護膜を突き破って
磁気層を破壊することが抑制される。また、保護層中に
存在するポリオルガノシロキサンの珪素原子に直接結合
した有機基の炭素鎖に結合した官能基は、保護層と保護
層の上に塗布される潤滑層との結合を強固にするので、
磁気ヘッドの摺動により潤滑層が保護層表面で移動し、
それにより保護層が局部的に露出することが防止され
る。さらに、本発明の保護層中の硬質微粒子は、磁気記
録媒体表面に凹凸を付与し、ＣＳＳ特性を向上させる。

【００１７】

【実施例】以下、実施例、比較例を挙げて本発明を詳細
に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下
の実施例に限定されるものではない。

【００１８】実施例１テトラエトキシシラン１０ｇ，γーヒドロキシプロピル
トリメトキシシラン１ｇ，エチルアルコール３０ｇ，蒸
留水２０ｇおよび酢酸５ｇを混合し、５時間室温で攪拌
した。この溶液２５ｇをエチルアルコール２００ｇで希
釈後、粒径２０〜３０ｎｍの二酸化珪素微粒子を純水中
に４重量％分散させた溶液を１ｇ添加して、保護層形成
用の塗布液とした。表面に、凹凸形状が形成されていな
い磁性層上に、上記塗布液をスピンコート法で塗布した
後、２９０℃で１時間熱処理して、保護層を硬化形成し
た。走査型電子顕微鏡により、破断面を観察したとこ
ろ、二酸化珪素微粒子による凹凸形状が確認された。凹
部の厚みは、約１５ｎｍであった。上記得られた保護層
上に、スピンコート法によって、末端にヒドロキシル基
を有するパーフルオロポリエーテルを塗布後、１００℃
で３０分間乾燥して、膜厚約２ｎｍの潤滑層を形成し目
的とする磁気記録媒体を得た。この磁気記録媒体に対
し、２万回のＣＳＳテストを実施した後、磁気ヘッドの
静止摩擦係数および面内の動摩擦係数を測定した結果を
表１に示す。

【００１９】

【表１】

【００２０】実施例２テトラエトキシシラン１００ｇ，γーグリシドキシプロ
ピルトリメトキシシラン１０ｇ，エチルアルコール２０
０ｇ，蒸留水３５ｇおよび酢酸３ｇを混合し、約５０℃
で２０時間攪拌した。この溶液３０ｇをエチルアルコー
ル２５０ｇで希釈後、粒径３０〜４０ｎｍの二酸化珪素
微粒子を純水中に２重量％分散させた溶液を３ｇ添加し
て保護層形成用の塗布液とした。表面に、凹凸形状が形
成されていない磁性層上に、上記塗布液をスピンコート
法で塗布した後、３００℃で１時間熱処理して、保護層
を硬化形成した。走査型電子顕微鏡により、破断面を観
察したところ、保護層凹部厚みは約２０ｎｍであった。
また原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察した結果凸部と凹
部の差は、約２０ｎｍであった。上記得られた保護層上
に、スピンコート法によって、末端にヒドロキシル基を
有するパーフルオロポリエーテルを塗布後、１００℃で
３０分間乾燥して、膜厚約２ｎｍの潤滑層を形成し、目
的とする磁気記録媒体を得た。この磁気記録媒体に対
し、ピン・ディスク摩耗テスト（ピン形状は約２ｍｍ
φ，１０ｇｆ，３００ｒｐｍ）を実施した結果を表２に
示す。本テストは保護膜の破壊に到るまでの時間が長い
ほど保護膜が低摩擦かつ強靱であることを示している。

【００２１】

【表２】

【００２２】実施例３実施例１において粒径２０〜３０ｎｍの二酸化珪素微粒
子に代え，約１０ｎｍ×約５０ｎｍの偏平形状のアルミ
ナ微粒子を用いた以外は実施例１と同様に実施した。得
られた磁気記録媒体は良好なＣＳＳ耐久性を示した。

【００２３】比較例１テトラエトキシシラン１１ｇ，エチルアルコール３０
ｇ，蒸留水２０ｇおよび酢酸５ｇを混合し、５時間室温
で攪拌した。この溶液２５ｇをエチルアルコール２００
ｇで希釈後、粒径２０〜３０ｎｍの二酸化珪素微粒子を
純水中に４重量％分散させた溶液を１ｇ添加して、保護
層形成用の塗布液とした。表面に、凹凸形状が形成され
ていない磁性層上に、上記塗布液をスピンコート法で塗
布した後、２９０℃で１時間熱処理して、保護層を硬化
形成した。走査型電子顕微鏡により、破断面を観察した
ところ、二酸化珪素微粒子による凹凸形状が確認され、
凹部の厚みは約１５ｎｍであった。上記得られた保護層
上に、スピンコート法によって、末端にヒドロキシル基
を有するパーフルオロポリエーテルを塗布後、１００℃
で３０分間乾燥して、膜厚約２ｎｍの潤滑層を形成し磁
気記録媒体とした。この磁気記録媒体に対し、２万回の
ＣＳＳテストを実施した後、磁気ヘッドの静止摩擦係数
および面内の動摩擦係数を測定した結果を表１に示す。
表１のとうり、本発明の磁気記録媒体は、磁気ヘッド摺
動時の摩擦係数の絶対値が、低く抑えられている。ま
た、動摩擦係数の面内ばらつきもきわめて小さい。保護
層形成に、一般式（１）で示される有機珪素化合物とし
て、γーヒドロキシプロピルトリメトキシシランを使用
した効果は明らかである。γーヒドロキシプロピルトリ
メトキシシランのヒドロキシル基によって、保護層と潤
滑剤の付着力ならびに潤滑剤の均一塗布性が向上するた
め、潤滑層を介して保護層と磁気ヘッドが強固に吸着し
ないためであると推察される。

【００２４】比較例２テトラエトキシシラン１００ｇ，エチルアルコール１７
５ｇ，蒸留水３５ｇおよび酢酸５ｇを混合し、５時間室
温で攪拌した。この溶液２５ｇをエチルアルコール２０
０ｇで希釈後、粒径２０〜３０ｎｍの二酸化珪素粒子を
純水中に４重量％分散させた溶液を１ｇ添加して、保護
層形成用の塗布液とした。この塗布液を用いた以外は実
施例２と同様に実施した。得られた磁気ディスクのピン
・ディスク摩耗テスト結果を表２に示す。

【００２５】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体の保護層は、ポリ
オルガノシロキサンを含有する二酸化珪素をマトリック
スとし、そのマトリックス中に硬質微粒子が分散され、
さらにその表面に凹凸が形成されている。したがって、
従来技術の二酸化珪素をマトリックスとし、その中に硬
質微粒子を分散させた保護層よりも大きな強靱性を有し
ている。また、保護層のポリオルガノシロキサンの珪素
原子に直接結合する有機基には、潤滑層と親和性を有す
る官能基が存在するので、潤滑層の均一塗布性ならびに
潤滑剤の付着性が向上する。これにより磁気記録媒体の
回転あるいは停止時に、潤滑層は磁気ヘッドの摺動によ
り保護層から剥れない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体の一実施例の一部断面図
である。

【符号の説明】

１・・・磁気記録媒体、２・・・ガラス板、３・・・下
地層、４・・・磁性層、５・・・保護層、６・・・潤滑
層、７・・・硬質微粒子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が平滑な非磁性体基板上に磁性層、保
護層および潤滑層を順次形成してなる磁気記録媒体にお
いて、前記保護層を下記の一般式（１）および（２）で
示される有機珪素化合物と硬質微粒子とを含む塗布溶液
を前記磁性層上に塗布し、硬化して形成したポリオルガ
ノシロキサン含有層としたことを特徴とする磁気記録媒
体。Ｒ¹ _nＳｉ（Ｒ²）_4-n （１）Ｓｉ（Ｒ²）₄ （２）ここで、Ｒ¹：ヒドロキシル基、エポキシ基、メルカプト基、ア
ミノ基または４級アンモニウム基を有する有機基で、互
いに同一であっても異なっていてもよい、Ｒ²：アルコキシ基、アシルオキシ基、アルコキシアル
コキシ基、イソシアネート基または塩素元素で、互いに
同一であっても異なっていてもよい、ｎ：１〜３のいずれかの整数。
【請求項２】前記塗布溶液中の一般式（１）と（２）で
示される有機珪素化合物の混合比率を、それぞれＲ¹ _nＳ
ｉＯ_(4-n)/2換算モル数およびＳｉＯ₂換のモル数で表し
たとき、ＳｉＯ₂／Ｒ¹ _nＳｉＯ_(4-n)/2比を１〜１０³と
した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】前記一般式（１）で示される有機珪素化合
物のＲ¹が、ヒドロキシル基、エポキシ基またはアミノ
基を有する炭化水素基である請求項１または２に記載の
磁気記録媒体。
【請求項４】前記硬質微粒子の平均粒径が、１０〜３０
０ｎｍであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
かの項に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記保護層中の硬質微粒子が二酸化珪素の
微粒子であり、その平均粒径が２０〜１００ｎｍとした
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載
の磁気記録媒体。
【請求項６】前記一般式（１）および（２）で示される
有機珪素化合物の合計量に対する前記硬質微粒子の比率
を、珪素元素換算のモル比で表して、１０^ー5〜１０^ー1と
したことを特徴とする請求項５に記載の磁気記録媒体。