JPH11306534A

JPH11306534A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH11306534A
Application number: JP11381598A
Authority: JP
Inventors: Nobuhiro Nagano; 信広永野
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】プラスチック基板を用いたディスク状の磁気
記録媒体において、ＣＳＳ耐久性に優れた磁気記録媒体
を提供する。【解決手段】プラスチックからなるディスク状の非磁性
基板と、上記非磁性基板の表面に塗工された非磁性微粒
子と、上記非磁性微粒子が塗工された上記非磁性基板上
に形成された磁気記録層と、上記非磁気記録層上に形成
され潤滑剤を含有する潤滑剤層とを有し、上記潤滑剤層
の厚みが、０．５ｎｍ以上、２ｎｍ以下である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録層上に形
成された潤滑剤層を有するディスク状の磁気記録媒体に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ファイル記録装置等の磁気ディス
ク装置の重要性が増大し、その記録密度は、年々、著し
く向上している。このような磁気ディスク装置に用いら
れるディスク状の磁気記録媒体（以下、磁気ディスクと
称する。）は、磁性塗料を非磁性基板上に塗布すること
により磁気記録層が形成されてなる塗布型の磁気ディス
クが主流であったが、高記録密度化が進むにつれ、磁性
金属をスパッタ法や蒸着法等によって非磁性基板上に被
着させた磁性金属薄膜を磁気記録層とする薄膜型の磁気
ディスクが主流となっている。このような磁気ディスク
の非磁性基板としては、アルミニウム等の金属やプラス
チック材料が用いられるとともに、その表面は十分に研
磨されて鏡面とされている。

【０００３】このように鏡面とされた非磁性基板上に金
属磁性薄膜からなる磁気記録層を形成し、さらに、磁気
記録層上に潤滑剤を塗布して磁気ディスクを作製した場
合、この磁気ディスクの表面は平滑かつ一様となる。そ
のため、このような磁気ディスクでは潤滑剤の滞留場所
がなく、極めて少量の潤滑剤しか保持できず、磁気ヘッ
ドのＣＳＳ（ContactStartStop）耐久性が劣るという問
題が生じる。また、鏡面研磨した磁気ディスク表面に、
液状の潤滑剤を塗布した場合、ともに平滑な表面を有す
る磁気ディスク表面と磁気ヘッドのスライダ面との間で
吸着を生じてしまい、磁気ディスクの起動時に損傷を起
こしやすいという欠点があった。

【０００４】このため、潤滑剤の滞留場所として、鏡面
研磨したディスク基板に同心円状の細い筋（テクスチ
ャ）を形成したり、磁気ディスクのロード領域の半径に
凹凸を形成すること等が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このようなテクスチャ
の形成は、基板を回転させ、研磨砥粒を含有したテープ
を、回転する基板に接触させて行われる。しかしなが
ら、ディスク基板がプラスチック材料からなる場合、プ
ラスチックは弾性が大きいため、所望のテクスチャを形
成することは非常に困難である。そのため、鏡面研磨さ
れたディスク基板へのテクスチャ形成はその基板材料が
アルミニウム等の金属である場合に限られている。ま
た、研磨砥粒中の比較的大きな砥粒や研磨時に混入する
異物等によって信号のエラー発生等の原因になりうると
いう問題もある。

【０００６】ロード領域のテクスチャは、一般的に、レ
ーザ光を用いてディスク基板上に所定の間隔でピット状
の凹凸として形成される。しかし、この手法もまたディ
スク基板が金属である場合に可能な手法であり、この手
法をプラスチック材料からなるディスク基板に適用する
ことは難しい。また、レーザ光を用いてディスク基板に
凹凸を形成する装置は、大がかりで高価なものとなるた
め、コスト上の問題もある。さらに、ディスク基板表面
に凹凸を設けることから、信号のエラーや再生出力のエ
ンベロープ変動にも大きく影響する。これらの問題は、
現在、磁気ディスクに求められるハイ・パフォーマン
ス、ロー・コストの観点からみても解決しなければなら
ない問題である。

【０００７】本発明は、上述したような従来の実情に鑑
みて提案されたものであり、プラスチック基板を用いた
ディスク状の磁気記録媒体において、ＣＳＳ耐久性に優
れた磁気記録媒体を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気記録媒体
は、プラスチックからなるディスク状の非磁性基板と、
上記非磁性基板の表面に塗工された非磁性微粒子と、上
記非磁性微粒子が塗工された上記非磁性基板上に形成さ
れた磁気記録層と、上記非磁気記録層上に形成され潤滑
剤を含有する潤滑剤層とを有し、上記潤滑剤層の厚み
が、０．５ｎｍ以上、２ｎｍ以下であることを特徴とす
る。

【０００９】上述したような本発明に係る磁気記録媒体
では、非磁性基板上に非磁性微粒子が塗工されているの
で、基板表面に微細凹凸が形成され、潤滑剤がより多く
保持される。また、この磁気記録媒体では、潤滑剤層の
厚みが、０．５ｎｍ以上、２ｎｍ以下とされているの
で、潤滑剤が磁気記録層表面との相互作用により安定化
される。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００１１】図１は、本発明の磁気ディスクの一構成例
を示す断面図である。この磁気ディスク１は、非磁性基
板２と、非磁性微粒子３と、磁気記録層４と、潤滑剤層
５とからなる。

【００１２】非磁性基板２は、プラスチック材料を射出
成形することにより作製される。このプラスチック材料
としては特に限定されることなく、この種の磁気ディス
クの非磁性基板として通常用いられているプラスチック
材料を使用することができる。

【００１３】非磁性微粒子３は、当該非磁性微粒子３を
含有する塗工液を非磁性基板２上に塗布することによ
り、非磁性基板２上に塗工される。このような非磁性微
粒子３としては、例えば、ＳｉＯ₂の微粉末等が用いら
れる。非磁性基板２の表面に非磁性微粒子３を塗工する
ことで、非磁性基板２表面に多数の微細凹凸が形成され
る。非磁性基板２の表面に多数の微細凹凸を形成するこ
とで、より多くの潤滑剤を保持することができ、磁気デ
ィスク１の耐摩耗性を向上することができる。

【００１４】また、非磁性微粒子３を含有する塗工液を
非磁性基板２上に塗工するには、例えば、非磁性微粒子
３を含有する塗工液中に非磁性基板２を浸漬させて、当
該塗工液を非磁性基板２に塗布する、いわゆるディッピ
ング法等により行う。

【００１５】磁気記録層４は、非磁性微粒子３が塗工さ
れた非磁性基板２上に形成された強磁性金属薄膜からな
る。この強磁性金属薄膜は、強磁性金属材料をスパッタ
法や真空蒸着法等によって非磁性基板２上に被着させて
形成される。強磁性金属材料としては、例えば、Ｃｏ−
Ｐｔ−Ｃｒ等が用いられる。なお、磁気記録層の表面近
傍は、強磁性金属薄膜を形成する際に酸化された金属酸
化物が存在している。

【００１６】潤滑剤層５は、磁気記録層４上に潤滑剤が
塗布されてなる。磁気記録層４上に潤滑剤層５を設ける
ことにより、磁気ヘッドスライダと、磁気ディスク１の
表面との間の摩擦が低減され、磁気ディスク１の耐久性
が向上する。潤滑剤としては、例えば、パーフルオロポ
リエーテル等が用いられる。

【００１７】潤滑剤は、その塗布厚や塗布濃度等により
ＣＳＳ耐久性が大きく左右される。潤滑剤の塗布厚や塗
布濃度等を最適化するためには、潤滑メカニズムを解析
し、磁気記録層４の表面への潤滑剤分子の吸着状態を知
ることが重要である。図２及び図３は、潤滑剤層５の安
定化の概念を示した図である。図２に示すように、潤滑
剤分子６は、鎖状のアルキル基６ａと極性官能基６ｂと
からなる。そして、図３に示すように、磁気記録層４表
面に塗布された潤滑剤分子６の極性官能基６ｂと、強磁
性金属薄膜からなる磁気記録層４の表面に存在する金属
酸化物４ａとの間に強い相互作用が生じ、磁気ヘッドと
の摩擦に耐え得る安定な潤滑剤層５を形成している。

【００１８】本発明者は、後述するように、潤滑剤層５
の厚さを変化させ、ＣＳＳ耐久性を観察しながら、潤滑
剤と磁気記録層４の表面との相互作用によって潤滑剤層
５が安定化するための、潤滑剤層５の最適な厚さを検討
した。

【００１９】その結果、後述するように、潤滑剤層５を
安定化させるためには、その厚みを、０．５ｎｍ以上、
２ｎｍ以下とすることが必要であることがわかった。潤
滑剤層５の厚みがこの範囲外であると、潤滑剤と磁気記
録層４表面の金属酸化膜との相互作用による安定化が十
分になされず、十分な耐久性が得られない。潤滑剤層５
の厚みを０．５ｎｍ以上、２ｎｍ以下とすることで、潤
滑剤と磁気記録層４表面の金属酸化物との相互作用によ
る安定化が十分になされて、磁気ディスク１と磁気ヘッ
ドとの摩擦を低減させ、磁気ディスク１の十分な耐久性
を得ることができる。

【００２０】さらに、この磁気ディスク１では、非磁性
基板２の表面に非磁性微粒子３が塗工されて、非磁性基
板２の表面に微細凹凸が形成されているので、磁気ディ
スク１の表面により多くの潤滑剤が保持されて、潤滑効
果をさらに高めることができる。

【００２１】なお、この磁気ディスク１においては、磁
気記録層３として、強磁性金属薄膜の下地となる下地層
が形成されていてもよいし、強磁性金属薄膜を保護する
保護膜が形成されていてもよい。下地層を形成すること
で強磁性金属薄膜と非磁性基板との密着性が向上する。
また、保護膜を形成することで、強磁性金属薄膜の耐久
性が向上する。

【００２２】以下、潤滑剤層の厚さと、ＣＳＳ特性との
関係を調べた実験例について説明する。

【００２３】〈実験例〉まず、金型を作製し、その金型
を用いてプラスチック材料を射出成形することにより非
磁性基板を作製した。

【００２４】まず、プラスチック材料の成形に用いる金
型を、金型となる一対の金型母材を研磨した上でイリジ
ウムをスパッタ成膜し、さらに研磨するという一連の行
為を繰り返し、金型母材の表面を鏡面とすることにより
作製した。

【００２５】次に、作製された金型を、成形機の固定
側、可動側のそれぞれに組み込んで、プラスチック材料
を射出成形することにより、ディスク状の基板を作製し
た。このときの条件としては、固定側の金型及び可動側
の金型の温度を１１０℃とし、また、射出時間を０．４
２秒、充填時間を０．０９４秒とした。

【００２６】次に、成形機から基板を取り出し、この基
板に対して真空アニールオーブンによってアニールを行
った。アニールを行うことで、基板にかかる応力を緩和
して、ディスクの形状が整えられる。また、アニールの
条件としては、温度を１１０℃、時間を８時間とした。
そして、アニールを行った基板を８０℃、８時間で真空
乾燥した。このようにして、３．５インチのディスク状
の非磁性基板を作製した。

【００２７】次に、非磁性微粒子を含有する塗工液を、
ディッピング法により上記非磁性基板の表面に塗布し
た。非磁性微粒子３としては、平均粒径が１７ｎｍのＳ
ｉＯ₂微粒子を用いた。

【００２８】まず、ＳｉＯ₂微粒子を０．００６９重量
％の濃度で含有する塗工液を作製した。次に、この塗工
液に、上記非磁性基板を浸漬させ、当該非磁性基板を
０．７ｍｍ／秒の速度で引き上げることで、非磁性基板
表面にＳｉＯ₂微粒子を塗布した。また、この塗工液を
使用しないときは攪拌し、ＳｉＯ₂微粒子が凝集しない
ようにしておいた。このようにして、非磁性基板の表面
に塗工されたＳｉＯ₂微粒子は、非磁性基板の表面に１
μｍ²当たり７個〜１０個の割合で存在していることを
原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて確認した。

【００２９】次に、以上のようにしてＳｉＯ₂微粒子が
塗工された非磁性基板上に、Ａｒをスパッタガスとして
用いたスパッタリング法により、磁気記録層を形成し
た。ここで、磁気記録層は、磁性層の下地となる下地層
と、Ｃｒからなる膜厚０．５ｍｍの中間層が中間に配さ
れた磁性層と、磁性層を保護する保護層とを、この順に
積層して形成した。

【００３０】具体的には、まず、下地層として、Ｃｒを
１０ｎｍの厚みに成膜した。このときのＡｒの流量は
１．３ｓｃｃｍであり、下地膜の成膜時間は５．５６秒
であった。次に、磁性層として、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒを２
４ｎｍの厚みに成膜した。なお、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒの組
成比は，Ｃｏを６４％、Ｐｔを２０％、Ｃｒを１６％と
した。また、この磁性膜には、中間膜としてＣｒを０．
５ｎｍの厚みに成膜した。このときのＡｒの流量は６．
３ｓｃｃｍであり、磁性膜の成膜時間は１０秒であっ
た。さらに、保護層として、カーボンを１３ｎｍの厚み
に成膜した。このときのＡｒの流量は２４ｓｃｃｍであ
り、保護膜の成膜時間は２３．６秒であった。

【００３１】以上のようにして形成された磁気記録層の
磁気特性を、振動試料型磁力計（ＶＳＭ：Vibrating Sa
mple Magnetmaster）を用いて測定した。その結果、上
記磁気記録層の磁気特性は、残留磁化厚みＭｒ・ｔが９
ｍＡであり、保磁力Ｈｃが１６７ｋＡ／ｍであり、保磁
力角形比Ｓ^*が０．８であった。

【００３２】次に、上記保護層上に潤滑剤を塗布して潤
滑剤層を形成した。潤滑剤には、パーフルオロポリエー
テルとしてＦｏｍｂｌｉｎＺ−Ｄｏｌを用いた。潤滑剤
を塗布するには、上記潤滑剤を０．１１重量％の濃度で
溶媒に溶解し、この溶液を上述したようなディッピング
法により、上記保護層上に塗布した。

【００３３】ここで、磁気記録層上に潤滑剤を塗布する
に際し、潤滑剤の相互作用の安定状態を調べるために、
潤滑剤の塗布速度を変化させて行った。ここで、ディッ
ピングにおいては、基板を引き上げる代わりに、溶液の
液面を低下させていき、この液面の低下速度を変化させ
た。また、ディッピング装置内においては、潤滑剤の温
度を３０℃とし、潤滑剤の液面以上の雰囲気の温度を１
０℃とした。

【００３４】以上のようにして、潤滑剤層の厚みがそれ
ぞれ異なる、３．５インチの磁気ディスクを複数枚作製
した。

【００３５】塗布速度を変えて塗布された潤滑剤の厚み
をエリプソメータを使用して測定した。潤滑剤の塗布速
度と潤滑剤の塗布厚との関係を図４に示す。なお、図４
においては、塗布速度として、ディッピング装置内に貯
留された溶液の液面が１１ｃｍ下降するまでの時間を示
した。図４から、液面の下降時間の増加、すなわち、塗
布速度が遅くなるに従って、潤滑剤の塗布厚は減少す
る。そして、ある塗布速度で最低値をとる。その後、さ
らに塗布速度を遅くすると、膜厚が再び増加することが
わかった。なお、塗布速度を変化させても、潤滑剤の塗
布厚を０．５ｎｍ以下にすることはできなかった。

【００３６】以上のようにして作製された、膜厚の異な
る磁気ディスクに対してそれぞれＣＳＳ耐久性試験を行
った。ＣＳＳ耐久性試験は、磁気ディスクの中心から半
径２５ｍｍの位置で行い、当該磁気ディスクを回転駆動
させるモータがＯＮの状態と、モータがＯＦＦの状態と
をそれぞれ５秒間ずつ繰り返した。そして、磁気ヘッド
との摩擦係数μが０．９となるまで上記のＯＮ−ＯＦＦ
を繰り返し、そのサイクル数を数えた。

【００３７】図５は、潤滑剤の塗布速度と、磁気ディス
クのＣＳＳ回数との関係を示した図である。図４及び図
５から、潤滑剤の塗布速度が遅くなるに従って、すなわ
ち、潤滑剤の塗布厚が薄くなるに従ってＣＳＳ回数は増
加していき、潤滑剤の塗布厚が最小となる塗布速度にお
いてＣＳＳ回数は最大値をとる。そして、再び潤滑剤の
塗布厚が厚くなるに従ってＣＳＳ回数は減少していくこ
とがわかった。

【００３８】そして、図４及び図５から、ディスク基板
に通常要求される１０万回のＣＳＳ回数をクリアするた
めには、潤滑剤の膜厚を０．５ｎｍ以上、２ｎｍ以下と
することが必要となることがわかる。潤滑剤層の厚みを
０．５ｎｍ以上、２ｎｍ以下とすることで、潤滑剤は、
磁気記録層表面の金属酸化物との相互作用によって安定
化され、十分なＣＳＳ回数を確保できるようになる。ま
た、潤滑剤の塗布厚が最も薄い磁気ディスクの表面エネ
ルギーを測定したところ、１７ｍＪ／ｍｍ²と小さく、
安定していることが確認された。

【００３９】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体では、非磁性基板
表面に非磁性微粒子が塗工されて多数の微細凹凸が形成
されているので、より多くの潤滑剤を保持することがで
き、磁気ディスク１の耐摩耗性を向上することができ
る。

【００４０】また、本発明の磁気記録媒体では、潤滑剤
層の厚みが０．５ｎｍ以上、２ｎｍ以下とされているの
で、潤滑剤が、磁気記録層表面との相互作用によって安
定化され、十分なＣＳＳ回数を確保することができる。

【００４１】従って、本発明では、非磁性基板に潤滑剤
保持のためのテクスチャを形成すること無く、より簡単
に、低コストで、耐久性に優れた磁気記録媒体を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気ディスクの一構成例を示す断
面図である。

【図２】潤滑剤分子の構成を模式的に示した図である。

【図３】潤滑剤の安定化の様子を示す概念図である。

【図４】潤滑剤の塗布速度と潤滑剤層の厚みとの関係を
示す図である。

【図５】潤滑剤の塗布速度とＣＳＳ回数との関係を示す
図である。

【符号の説明】

１磁気ディスク、２非磁性基板、３非磁性微
粒子、４磁気記録層、４ａ金属酸化物、５
潤滑剤層６潤滑剤分子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プラスチックからなるディスク状の非磁
性基板と、上記非磁性基板の表面に塗工された非磁性微粒子と、上記非磁性微粒子が塗工された上記非磁性基板上に形成
された磁気記録層と、上記磁気記録層上に形成され潤滑剤を含有する潤滑剤層
とを有し、上記潤滑剤層の厚みが、０．５ｎｍ以上、２ｎｍ以下で
あることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】上記非磁性微粒子は、ＳｉＯ₂であるこ
とを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。