JP2004002971A - 真空気化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】蒸着によって減摩剤を対象物（特に磁気データ媒体）に均一塗布する為の装置と方法に関する。
【解決手段】外側から供給ラインにより充填可能な減摩剤供給手段を備える。作り出された減摩剤の蒸気５は、蒸着が有効化される対象物の方向で、１以上の出口用開口部６を通って膨張される。最初に蒸気は、減摩剤供給手段１と対象物との間に置かれた円錐形分布要素４の壁に吸着され、そこから、蒸気は後で再び脱離する。前記吸着／脱離プロセスは、対象物にわたる平らで均質な蒸気分布を確実にする。蒸気の供給を中断するための装置は、当該装置が不連続方式で作動されることを可能にする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
本発明は、減摩剤用気化装置と、それらを対象物（例えば、堅い磁気ディスクなど）に塗布する方法に関する。
【０００２】
ここで使われている用語である減摩剤（しばしば、チューブと呼ばれる）は、狭い概念で理解されるべきではなく、むしろ、出願の好ましい分野を記述することが意図されている。以下に記述される発明は、真空内で蒸着により対象物に塗布できる他の物質と共に使用可能であることから、どんな事情があっても、それと関連付けられることは限定であり、減摩剤の全てが含まれるだけでなく、焼き付け防止、スリップ添加剤、グリース、分離剤、又は、かなり一般的なスリップ促進手段の領域だけでなく、腐食保護膜、湿潤剤、粘着力向上剤などを含むものであり、ここで使われている減摩剤という用語は、スリップや減摩効果を得る考えで、これらを全て（もちろん、出願の好ましい分野も）含むような広い概念である。従って、以下の注釈において減摩剤という用語が使われる時はいつでも、出願の好ましい分野に関連した狭い概念と、前述したような広い概念との両方で理解されるべきである。
【０００３】
（電子）構成部品（特に硬い磁気ディスク）の生産が、しばしばスリップ層の塗布を必要とすることが要求されるが、スリップ層は、磁気ディスクにおける摩擦力が可能な限り小さく保たれることを確実にする主要な機能を持ち、そのため、ハードディスクドライブの読み書き用ヘッドは、ディスクを損傷することなく、或いは、その機能を限定することなく、当該ディスクの表面を円滑に滑ることができる。
【０００４】
この領域の、スリップ層の塗布の為の慣例的な方法は、適切な溶媒で薄められた減摩剤を含む槽中に浸された磁気ディスクを認識している。これが行われるとき、減摩剤の濃度や、ディスクが槽から引き抜かれる速度を制御することにより、潤滑材の適用層が設定される。特に、槽から部品を引き上げる必要性は、塗布された減摩剤の厚さの局所的な変動を引き起こすかもしれない。これ以上に、潤滑剤で被覆される前に、磁気ディスクの表面は非常に汚染されやすく、そのため、利用可能な減摩剤の層が得られる場合、周囲の環境は、可能な限りクリーンに保たれなければならない。
【０００５】
この汚染、より具体的には、ガス吸着物質による表面被覆を制限する為に、例えば、米国特許第６，１８３，８３１　Ｂ１号では、全体の被覆プロセスは真空で行われるべきであることが示唆されてきた。このために、幾つかの薄膜は、真空スパッタプラントでアルミニウム製基板に塗布され、この膜の最上部は、炭素の保護層になっている。既知の方法によると、この方式で準備された磁気ディスクは、その後、真空で減摩剤の蒸着を受ける。これは、蒸発用プレートを含む蒸着用チャンバ内で行われ、蒸発用プレート上には、蒸発される減摩剤が供給される、均一に分布された小さな保管用チャンバが備えられている。減摩剤は、蒸発用プレートを加熱することによって蒸発させられ、蒸着用チャンバに入り、最終的には内部に置かれた磁気ディスクに到達する。被覆されるべきディスクにわたり堆積された減摩剤の均一な分布を得る為には、被覆されるべき媒体と蒸発用プレートとの間に、拡散用プレートが配置され、前記拡散用プレートには、均一に分布された通過孔が備えられている。しかし、既知の方法は、いくつかの欠点が伴う。第１に、それは連続して作用するか堆積し、すなわち、蒸発用プレートは、減摩剤の雲を作り出す為に使われ、その雲の中に、被覆されるべきディスクは、一枚ずつ挿入され、その後、堆積が完了すると再び取り出される。一旦減摩剤が消費されると、蒸発用プレートは、取り外され、プロセスが続けられる前に、減摩剤が新たに供給されなければならない。さらに、減摩剤は、１個のディスクを取り外し、次のディスクを挿入する間の時間でさえ消費される。最後に、拡散用プレートは、堆積速度を減じる傾向があるので、堆積期間は長くなるが、低堆積速度であれば、プロセスは、量産にとって不適当になる。
【０００６】
したがって、本発明は、上記の説明された欠点を伴わない蒸着装置と真空蒸発を作ることを提示し、特に、磁気ディスクの表面にわたる均質分布の減摩剤により特徴付けられている。
【０００７】
本発明によれば、この目的は、減摩剤を真空下で対象物に塗布する為の真空気化装置により達成される。前記装置は：減摩剤を利用可能にする為の減摩剤供給手段と、減摩剤の温度及び／又は蒸気圧を設定する為の蒸発制御手段と、減摩剤が堆積される対象物に前記減摩剤を分布（または分配）させる分布手段と、を備える。上記分布手段は、蒸発された減摩剤用の一以上の出口開口部と、少なくとも一つの実質的に円錐状分布要素であって、被覆されるべき対象の方向で大きくなる前記円錐状分布要素とが備えられている。
【０００８】
分布要素が存在する為、減摩剤は、追加の拡散用プレートを持つことなく、対象物の表面にわたって均質に分布することが可能である。さらに、円錐状アレンジメントは、減摩剤ストリームが常に基板方向に向けられ、そのため、効率が増加する。分布手段から出ている蒸気粒子は、短期間で分布要素上に吸着され、その後、それらは再び脱離する。吸着／脱離による分布は、利用可能な出口開口部だけで決定されない対象物の全体にわたり減摩剤を隙間無く連続した塗布を得ることを可能にする。
【０００９】
さらに、本発明に従う装置は、不連続方式で操作されるので、減摩剤の蒸気は気化装置から出るが、これは、堆積されるべき対象物が効果的に存在するときだけである。このために、本発明の有利な実施形態は、蒸気供給を中断する為の装置を備えている真空気化装置を認識する。これは、バルブ形式、特に、空気作動バルブであることが好ましい。そのようなバルブは、外部から制御可能であり、また、迅速に開閉可能である。
【００１０】
他の、特に有利な実施形態によると、減摩剤供給手段は、外部から充填可能な中空空間の型式をとる。従って、装置は、減摩剤で補充されなければならないとき、遮断または開放される必要がなく、そのため、著しい時間の消耗は避けられる。特に、外部の減摩剤供給ラインは、減摩剤供給手段の補充の為に備えられており、減摩剤は全体的に連続した方法で利用可能になっている。
【００１１】
一以上の出口開口部は、実質的に円錐状の分布要素の側部に置かれるのが好ましく、減摩剤の放出は対象物上で直接生じないが、分布要素上の吸着およびそこからの後の脱離の為に主に影響される。この点について、素材は、一以上の出口開口部の傾斜角度が変更可能であるように配置される。このように、気化装置は、非常に広範囲の異なる幾何学的条件に適合されることが可能になり、同時に、対象物にわたる蒸気粒子の分布は個別的に設定され、非常に簡単な方式で最適化される。
【００１２】
蒸発設定手段は、減摩剤供給手段の領域で配置された加熱装置という形をとるのが好ましい。減摩剤供給手段の領域内に同様に配置された温度センサと協力して、前記加熱装置は、所望の蒸気圧を設定することを可能にする。
【００１３】
また、更に有利な実施形態によると、本発明による真空気化装置は、生成された減摩剤蒸気が意図され、減摩剤供給手段と出口開口部との間に置かれた貯蔵用ボリュームを備えている。特に、このボリュームは、実質的に管状の連結要素から構成されてもよい。貯蔵用ボリュームは、減摩剤の蒸気を収容する為に使用可能であり、減摩剤の蒸気は、生成されるが、まだ対象物には分布されていない。その場合、一定品質の蒸気は、常に（特にバルブを開いた直後）利用可能であり、蒸着処理は、不連続の操作でさえも、非常に速く効果的に行われる。
【００１４】
特に、望ましくない吸着の防止、減摩剤蒸気の維持および生成という観点で、この実施形態には、一以上の加熱装置が備えられ、この加熱装置は、減摩剤供給手段及び／又は分布手段及び／又は貯蔵用ボリュームを所定温度まで加熱する。分布手段の温度は、２５℃から３００℃の間で設定可能であるべきである。好ましくは、分布手段の温度Ｔ_Ｖｅｘｔを貯蔵用ボリュームの温度Ｔ_ｖｖより高くすること、貯蔵用ボリュームの温度Ｔ_ｖｖを減摩剤供給手段の温度Ｔ_ｖＭより高くすることが可能である。これにより、当該装置内で減摩剤蒸気が凝縮することが避けられるであろう。好ましくは、Ｔ_Ｖｅｘｔ　−　Ｔ_ｖｖ間の温度差とＴ_ｖｖ　−　Ｔ_ｖｗ間の温度差の両方は、約１０℃になるような設定であることが好ましい。
【００１５】
本発明により対象物上に減摩剤を堆積する方法は、以下のステップから成る：被覆される対象物の準備、減摩剤蒸気の生産、規定された圧力の設定、一以上の開口部を通して蒸発された減摩剤の膨張により減摩剤蒸気ストリームの生産、一以上の出口開口部の傾斜角度を適切に設定することにより対象物にわたる均質な蒸気粒子の生産、または／および、対象物の方向で開く実質的に円錐状分布要素で蒸気粒子の吸着およびそこからの後の脱離。
【００１６】
有利な変形例によると、脱離は、分布要素を加熱することにより得られる。これは、分布要素におけるドエルタイムが過度に長くならないこと、そのため、対象物にわたる減摩剤蒸気の均質な分布を保証する。対象物にわたる蒸気粒子（分子）の分布の均質性は、分布要素のアパーチャーの所定角度により設定されるのが好ましい。
【００１７】
規定された蒸気圧は、温度調整機構により都合良く設定することができる。そのため、一様な蒸着速度は、特に不連続な操作の場合、簡単な方式で得ることができる。使われた減摩剤は、潤滑材は、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）から構成されるのが好ましいであろう。
【００１８】
当該方法の有利な変形例によると、２つの気化装置は、ディスク状対象物の両側を被覆する為に使用される。これは、対象物の両側が同時に被覆されることを可能にするので、当該装置内に高価な転向機構を設ける必要はない。
【００１９】
本発明は更に、本発明に従う方法により堆積された層を持つ対象物にも関係する。本発明に従う減摩剤の堆積方法は、リング状データ記録ディスク、特に、ハードディスク記録媒体に都合良く適用可能である。
【００２０】
ハードディスク、特に、ＰＦＰＥ上には、添加剤（Ｘ１Ｐ）が提供されるのが好ましい。これらが混合物として加熱され、１段階プロセスで塗布されるなら、留出物の影響が出るであろう。そのため、有利な実施形態によれば、減摩剤は２段階プロセスで対象物に塗布される。２つの連続したステーションで当該処理がなされれば、使用中の液体は、それらの分子重量（通例の１．５０というより、むしろ分子重量１．０５）に従って選択可能であり、これにより、より長い操作時間と一定の蒸着速度が可能になる。さらに、異なる層の厚さを準備することが可能になるという事実から、追加の自由度が得られる。気化装置のバルブ機能と共に、これは同相（ｉｎ−ｐｈａｓｅ）装置として、その内部で行われる。
【００２１】
塗布された層は、好ましくは１ｎｍから５ｎｍの減摩剤の層であるが、１．５ｎｍから３ｎｍであれば、更に良好である。層の均質性は、２０％未満になるが、好ましくは１０％未満、本質的には８％未満である。
【００２２】
本発明とその有利な実施形態は、図面を参照して概略的に例示されている。
【００２３】
図１は、本発明に従う真空気化装置の構造を概略的に例示する断面図を示す。減摩剤が保存される減摩剤貯蔵空間１が当該装置には備えられている。貯蔵空間１は、外部から充填可能になっており、これは、直接に、又は接続された供給ラインを介して行われるが、供給ラインは、連続した補充を可能にする。減摩剤の蒸気を作り出す目的の為に、貯蔵区間（１）は、２５℃から３００℃の通常範囲まで適切な加熱装置により加熱可能なので、規定された平衡蒸気圧が減摩剤液上方に確立される。適切な温度調整機構は、所定蒸気圧で蒸気を維持するために使用可能である。
【００２４】
管状の伝動セクション２は、既に蒸発された減摩剤の為に貯蔵容器として使用可能であるが、これは、減摩剤蒸気を出口開口部６ａに導き、出口開口部６ａを通じて、対象物上への堆積の為に排気チャンバへと膨張する。出口開口部６ａの前には、追加の密閉機構７として備えられているが、密閉機構７は、例えば、バルブ用ロッド７ａにより作動される空気バルブでもよい。このアレンジメントは、例えば、蒸着用チャンバに対象物がないときにはいつでも、減摩剤蒸気の流れを中断することを可能にする。バルブ７が閉鎖位置にあるとき、伝動セクション２内の減摩剤蒸気は、その後、規定された蒸気圧で維持されるので、バルブ７が再び開放されるときには蒸着に直ちに利用可能である。凝結を避ける観点から、伝動セクション２の為に加熱を提供することが有利であろう。これが実行されるとき、伝動セクション壁の温度Ｔ_ｖｖは、減摩剤貯蔵空間１の温度Ｔ_ＶＭより僅かに高くすべきであり、好ましくは、１０℃オーダーの温度差を生じさせる。
【００２５】
良好な熱伝達特性を確実にする観点から、減摩剤蒸気と接触する本発明に従う当該装置の部品は、銅、合金鋼、又は他の適した材料で形成される。材料を選ぶとき、減摩剤（パーフルオロポリエーテル［　ＨＭＷ　Ｚｄｏｌ　］）の脱離または可能な限りの混合材料（Ｘ−１Ｐ）を引き起こす可能性がある材料を使用しないことに注意しなければならない。混ぜられた材料は、これらの同時堆積が望ましくない留出物の影響（蒸留効果）を起こすので、減摩剤として同時に加熱されないのが好ましいが、２段階プロセスでは順番に堆積されるべきである。
【００２６】
バルブ２が開くと、（貯蔵器又は）伝動セクション２内の減摩剤蒸気は、最終的には出口開口部６ａを通って分布手段４に達するであろう。出口領域は、図２に拡大して示されている。開いたバルブ７を通過して出口バルブ６ａから蒸気が出る。出口開口部６ａは、分布手段４の方向で蒸気を出させる方式でバルブ円錐６内に配置されるが、これは、対象物（図示せず）の方向で円錐開口部として本願では示されている。出口開口部は、減摩剤蒸気の均等な分布を確実にするため、バルブ円錐部６の周りに垂直に配置可能である。ちょうど伝動セクション２及び減摩剤貯蔵空間１のように、円錐部４は、減摩剤蒸気の凝結を避ける為に加熱される。円錐部４の温度Ｔ_Ｖｅｘｔは、伝動セクション２の、温度Ｔ_ｖｖより高く、好ましい温度差は、やはり１０℃のオーダーである。
【００２７】
図３は、基板８にわたる減摩剤の均質分布という本発明に従う生産の基礎をなす原理の概略的代表例を提供する。蒸気出口開口部（図示せず）の傾斜角度は、蒸気ストリーム５が円錐状分布構成要素４に衝突する場所を限定する。負の角度、すなわち、蒸気ストリーム５が、分布要素４に衝突する前に、対象物から遠ざけて指し示す方向構成要素４を持つ入射角が与えられると、小さな円錐状半径に対応する位置で、蒸気ストリーム５が分布要素４に衝突するであろう（点線）。正の角度、すなわち、蒸気ストリーム５が、分布要素４に衝突する前に、対象物８の方を指し示す方向構成要素を既に持つ入射角度が与えられると、小さな円錐状半径に対応する位置で、蒸気ストリーム５が分布要素４に衝突するであろう（点線）。図で示される円は、定着される、いわゆる蒸気出張り部を象徴する意図である。蒸気分子は、それらが分布要素４と衝突する場合、吸着される。分布要素は加熱されるので、高温は、蒸気分子が非常に短時間の間だけ分布要素４の表面で吸着されたままであることを確実にするが、その後、熱堆積は、対象物の方向で再び放射させる。
【００２８】
対象物８にわたる蒸気の分布特性は、分布要素の幾何学形状（すなわち、アパーチャーの角度）の適した選択により変更可能である。対象物８の蒸着速度分布も、出口開口部の幾何学的形状を介して設定可能である。より均質化された分布を得るという観点から、異なる傾斜角度を持つ出口開口部も、備えられてもよい。たとえば、出口開口部の傾斜角度、従って、蒸気ストリームが放射される角度を変更することを考慮し、いかなる装置の他の変形に影響を与えることなく被覆されるべき対象物に対し、個々の（例えば、異なる直径の）適合性及び／又は調整を可能にする。
【００２９】
本発明は、例えばハードディスク等の環状データ記録ディスクのような対象物に特に適している。本発明に従う装置は、多数個について１ｎｍから５ｎｍの範囲で、好ましくは１．５ｎｍから３ｎｍの範囲で蒸気堆積層の厚さを産出する為に使用可能であり、これが実行されると、２０％未満の均質な層、すなわち約１０％、或いは８％でさえも、得ることができる。好ましくは、１ｎｍ／ｓまでの蒸着速度が、この目的の為に使用されるので、１０００ぐらいのディスクは１時間で被覆可能である。
【００３０】
所定対象物の被覆は、本発明の助けを借りて単純化できる。このために、被覆速度は、減摩剤の槽の温度を介して調整される。堆積時間、従って、被覆厚さは、その後、バルブ７により設定可能であり、よって、不連続操作が可能になる。特殊な円錐の幾何学形状は、対象物にわたり均一な堆積速度を得る為に使用可能である。さらに、該当する時にはいつでも、減摩剤貯蔵空間１に外部供給ラインが備えられてもよいので、当該装置は、減摩剤が補充される前に開放又はスイッチが切られる必要はない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に従う真空気化装置の一実施形態の断面図である。
【図２】図２は、図１に例示された真空気化装置の一部を拡大して示す断面図である。
【図３】図３は、対象物にわたり均質な減摩剤分布を作り出すことを可能にする原理の概略的代表例を示す。
【符号の説明】
１…減摩剤供給手段、２…貯蔵用ボリューム、３…、４…分布手段、５…蒸気、６…出口用開口部、６ａ…出口開口部、７…密閉機構、バルブ、７ａ…バルブ用ロッド、８…対象物。

Claims (26)

1. 減摩剤等を対象物に塗布する為の真空気化装置であって：
   −　減摩剤を利用可能にする為の減摩剤供給手段と、
   −　前記減摩剤の温度及び／又は蒸気圧を設定する為の蒸発設定手段と、
   −　被覆される対象物上に減摩剤蒸気を分布させる分布手段であって、前記分布手段（４，６）は、気化された減摩剤の為に１つ以上の出口開口部と、前記対象物の方向に拡がる少なくとも１つの実質的に円錐状の分布要素（４）とが設けられている、前記分布手段と、を備える、前記真空気化装置。
2. 蒸気の供給を中断する為のデバイス（７）が更に設けられていることを特徴とする、請求項１記載の真空気化装置。
3. 前記減摩剤供給手段（１）は、外部から充填可能な中空空間から成ることを特徴とする、請求項１又は２記載の真空気化装置。
4. 外部の減摩剤供給ラインは、減摩剤供給手段（１）を充填する為に備えられていることを特徴とする、請求項３記載の真空気化装置。
5. 蒸気の供給を中断する為のデバイス（７）は、バルブから成ることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか一項に記載の真空気化装置。
6. １以上の出口開口部が、実質的に円錐状要素（６）上で側面から配置されていることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載の真空気化装置。
7. 前記蒸発設定手段は、前記減摩剤供給手段の領域内に配置された加熱装置から成り、前記加熱装置は、前記減摩剤供給手段（１）の領域内に置かれた温度センサと共に、所望の蒸気圧を設定することを可能にすることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一項に記載の真空気化装置。
8. 前記減摩剤供給手段（１）と前記出口開口部との間で蒸発された減摩剤の為の貯蔵用ボリューム（２）を備えることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一項に記載の真空気化装置。
9. 前記貯蔵ボリューム（２）は、実質的に管状連結要素から成ることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一項に記載の真空気化装置。
10. 前記減摩剤供給手段（１）及び／又は前記分布手段（４）及び／又は前記貯蔵用ボリューム（２）を所定温度まで加熱する一以上の加熱装置を備えることを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一項に記載の真空気化装置。
11. 前記分布手段の温度Ｔ_Ｖｅｘｔは、前記貯蔵用ボリュームの温度Ｔｖｖより高く、前記貯蔵用ボリュームの温度Ｔ_ｖｖは、前記減摩剤供給手段の温度Ｔ_ＶＭより高いことを特徴とする、請求項１０に記載の真空気化装置。
12. 温度差（Ｔ_Ｖｅｘｔ−Ｔ_ｖｖ）および温度差（Ｔ_ｖｖ−Ｔ_ｖＭ）の各々は、約１０℃であることを特徴とする、請求項１１に記載の真空気化装置。
13. 前記分布手段（４）の温度は、好ましくは２５℃から３００℃の間で設定可能であることを特徴とする、請求項８〜１２のいずれか一項に記載の真空気化装置。
14. 前記一以上の出口開口部の傾斜角度は、変更可能であることを特徴とする、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の真空気化装置。
15. 請求項１〜１４のいずれか一項に記載の真空気化装置を特に使用することにより、減摩剤等を対象物（８）に蒸着する為の方法であって：
    −　蒸着の対象となるべき対象物（８）を準備するステップと；
    −　減摩剤を作り出すステップと；
    −　規定された蒸気圧を設定するステップと；
    −　一以上の開口部を通して気化された減摩剤を膨張させることにより、減摩剤蒸気ストリーム（５）を作り出すステップと；
    −　一以上の出口開口部の角度を設定すること、及び／又は、前記対象物の方向に開いている一以上の実質的に円錐状の分布要素（４）上の蒸気粒子の吸着、更に、前記粒子の後の脱離により対象物（８）にわたる蒸気粒子の均質な分布を作り出すステップと；から成る、前記方法。
16. 前記分布要素（４）を加熱することにより脱離が得られることを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 前記規定蒸気圧は、温度調整機構により設定されることを特徴とする、請求項１５または１６記載の方法。
18. 前記減摩剤は、パーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）から構成されることを特徴とする、請求項１５〜１７記載の方法。
19. 前記対象物（８）上の蒸気粒子の分布の均質性は、前記分布要素（４）のアパーチャーの所定角度により設定されることを特徴とする、請求項１５〜１８記載の方法。
20. ２つの気化装置は、ディスク状対象物（８）の両側を被覆する為に使用されることを特徴とする、請求項１５〜１９記載の方法。
21. 請求項１５〜２０に従う方法により塗布される層（または被覆）を備えた対象物。
22. 前記対象物は、管状データ記憶ディスク、特にハードディスク記憶媒体から成ることを特徴とする、請求項２１記載の対象物。
23. 前記層は、２段階で塗布されることを特徴とする、請求項２２記載の対象物。
24. 前記層は、好ましくは１ｎｍから５ｎｍ、より好ましくは１．５ｎｍから３ｎｍの厚さを有する減摩剤の層であることを特徴とする、請求項２１〜２３記載の対象物。
25. 前記被覆は、１ｎｍ／ｓまでの蒸着速度で塗布されることを特徴とする、請求項２４記載の対象物。
26. 前記層の均質性は、２０％未満、好ましくは１０％未満、本質的には８％未満であることを特徴とする、請求項２１〜２５記載の対象物。

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