JP2004295992A

JP2004295992A - 記録媒体およびその製造方法

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Publication number: JP2004295992A
Application number: JP2003086147A
Authority: JP
Inventors: Tomonori Katano; 智紀片野; Kazuhiro Kusakawa; 和大草川
Original assignee: Fuji Electric Holdings Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP3941011B2

Abstract

【課題】耐摩耗性を高めながらスピンオフを低減することができる記録媒体を提供する。
【解決手段】磁気的、光学的あるいはその他原理で情報を記録・再生するヘッドにより該情報が記録され、適当な材質からなる基板１１、基板１１上に形成され情報が記録される記録層１２、記録層１２上に形成された保護層１３、保護層１３上に形成された潤滑層１４よりなる記録媒体１において、潤滑層１４中で該保護層表面に結合した潤滑剤分子からなる層を結合層１４１、保護層１３表面と結合せず移動可能な潤滑剤分子からなる層を流動層１４２としたとき、結合層１４１を構成する潤滑剤と流動層１４２を構成する潤滑剤が異なり、流動層１４２を構成する潤滑剤に比し、結合層１４１を構成する潤滑剤の表面エネルギーが高い。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録媒体およびその製造方法に関し、より詳細には、磁気あるいは光学的手段により情報を記録再生する記録装置における記録媒体およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの扱う情報量は年々増大の一途を辿っており、これに合わせてその外部記憶装置には大容量化が求められている。一方で、モバイルコンピュータへの利用を中心として、記憶装置の小型化に対する要求も強くなっている。このため、外部記憶装置、特に磁気記録装置は年々その記録密度を高めている。
【０００３】
磁気記録装置は、情報を記録・再生するヘッドと、情報が記録される記録媒体からなる。従って、記録密度を高めるため、すなわち高密度で情報を記録媒体に書き込むためには、ヘッドの浮上量を下げることにより、ヘッドと記録媒体との間隔を狭める必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１に記録媒体の断面模式図を示す。記録媒体１は基板１１、記録層１２、保護層１３、潤滑層１４から構成されている。潤滑層１４は、保護層１３に結合している結合潤滑層１４１、および保護層１３に結合せずに移動可能な流動潤滑層１４２より構成されている。ヘッド２はこの記録媒体１の上を空気浮上し、情報の記録・再生を行う。
【０００５】
このような記録媒体において、ヘッド２と記録媒体１の間隔を狭小化すると、ヘッド２と記録媒体１の接触頻度が高くなるので、記録媒体には従来以上の耐摩耗性が要求される。
【０００６】
耐摩耗性は、潤滑層の流動性により大きく変わる。ヘッドが潤滑層に接触すると、流動潤滑層はこれを受け自ら移動すなわち流動し、一時的に薄膜化するが、その後再び流動し再び元の状態に戻る。従って、素早く流動修復できれば絶えず当初の良好な潤滑状態を保つことができ、高い耐摩耗性を得ることができる。
【０００７】
なお、このような異なる材料の潤滑層を有する記録媒体としては、例えば特許文献１に、保護層と堅固に結合している液体潤滑剤層（ボンデッド層）の上層にフリー層を設けて摩擦力を低減したものが記載されている。
【０００８】
また、二種類の材料によりなる潤滑層を有する記録媒体としては、例えば特許文献２に、液体潤滑層が、カルボキシル基を持つ化合物の液体潤滑剤と、水酸基を持つ化合物の液体潤滑剤とからなるものが開示されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１８４６２２号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開平８−３２９４５１号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、記録媒体は高速回転するため、流動性を上げると空気のせん断流や遠心力により、潤滑剤分子が外周部へ移動・飛散し、潤滑特性が低下するという問題が発生する。このことは、一般的に「スピンオフが大きい」と表現される。例えば、流動性を上げるには潤滑剤分子間の相互作用を緩くすれば良いが、流動性が上がる分潤滑剤分子は動き易くなるため、スピンオフが大きくなってしまう。このように、耐摩耗性とスピンオフとはトレードオフの関係にある。
【００１２】
近年の高記録密度化に伴い、ヘッドと媒体との間隔が狭小化し接触頻度が大きくなっている。このため、ヘッドと媒体との接触頻度が小さい場合に問題とされていなかった、より高い耐摩耗性が要求される。しかしながら、上述したような従来の記録媒体では、耐摩耗性およびスピンオフという両特性を同時に満足させることが困難であるという問題があった。
【００１３】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、耐摩耗性を高めながらスピンオフを低減することができる記録媒体およびその製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、基板と、該基板上に形成され、情報を記録または再生するヘッドにより該情報が磁気的または光学的に記録される記録層と、該記録層上に形成された保護層と、該保護層上に形成された潤滑層であって、前記保護層表面に結合した分子を含む第１の潤滑剤からなる結合層、および、前記第１の潤滑層と異なる構造を有し、前記保護層上を移動可能な分子を含む第２の潤滑剤からなる流動層とを有する潤滑層とを備えた記録媒体において、前記第１の潤滑剤は、前記第２の潤滑剤より表面エネルギーが高いことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の記録媒体において、前記第１および第２の潤滑剤は、主鎖と末端基とを含む鎖状構造を有する高分子潤滑剤であり、前記結合した分子の末端基の構造と、前記移動可能な分子の末端基の構造とは異なることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の記録媒体において、前記結合した分子の末端基の極性は、前記移動可能な分子の末端基の極性より高いことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の記録媒体において、前記結合した分子の末端基と、前記移動可能な分子の末端基とは、同種の極性基を含むことを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の記録媒体において、前記結合した分子の末端基の中に含まれる極性基の数は、前記移動可能な分子の末端基に含まれる極性基の数より多いことを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の記録媒体において、前記第１および第２の潤滑剤は主鎖と末端基とを含む鎖状構造を有する高分子潤滑剤であり、前記結合した分子の主鎖の分子量と、前記移動可能な分子の主鎖の分子量とは異なることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明は、基板上に、情報を記録または再生するヘッドにより該情報が磁気的または光学的に記録される記録層を形成する工程と、該記録層上に保護層を形成する工程と、該保護層上に、第１の潤滑剤からなる結合層であって、前記保護層表面に前記第１の潤滑剤に含まれる分子を結合させた結合層と、前記第１の潤滑剤より表面エネルギーが低く、前記保護層上を移動可能な分子を含む第２の潤滑剤を含む流動層とを有する潤滑層を形成する工程とを備えることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の記録媒体の製造方法において、前記潤滑層を形成する工程は、前記保護層上に、前記第１の潤滑剤を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着させ、前記第１の潤滑剤に含まれる分子を前記保護層表面に結合させる工程と、前記結合層上に前記第２の潤滑剤を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着させる工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の記録媒体の製造方法において、前記潤滑層を形成する工程は、前記結合させる工程において前記保護層に結合しない前記第１の潤滑剤を除去する工程を更に有することを特徴とする。
【００２３】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項７に記載の記録媒体の製造方法において、前記潤滑層を形成する工程は、前記第１および第２の潤滑剤の混合物を生成する工程と、前記保護層上に前記混合物を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着させる工程とを有することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２５】
まず、本発明の原理について説明する。いま、潤滑層間の相互作用について考えるため、
［相互作用Ａ］＝流動潤滑層と保護層との相互作用
［相互作用Ｂ］＝結合潤滑層と流動潤滑層との相互作用
［相互作用Ｃ］＝流動潤滑層内の相互作用
と定義する。流動潤滑層の流動性については、［相互作用Ａ］および［相互作用Ｂ］が大きいほど、また［相互作用Ｃ］が小さいほど流動性が高くなり、ヘッド接触により押しのけられた潤滑剤分子が素早く修復される。一方、スピンオフについては、［相互作用Ａ］、［相互作用Ｂ］および［相互作用Ｃ］のいずれについても、大きいほどスピンオフが小さくなる。
【００２６】
つまり、［相互作用Ａ］および［相互作用Ｂ］が大きければ、流動性の向上およびスピンオフの低減の両者に効果があるということができる。本発明では、特に［相互作用Ｂ］と［相互作用Ｃ］との関係を利用する。すなわち、本発明は、同一の［相互作用Ｃ］に対して［相互作用Ｂ］を向上させれば、流動性向上（＝耐摩耗性向上）とスピンオフ低減の両立が可能となることに着目してなされたものである。
【００２７】
本実施形態による記録媒体としては、図１に示すものが使用される。同図に示すように、記録媒体１は基板１１、記録層１２、保護層１３および潤滑層１４から構成されている。潤滑層１４は、保護層１３表面に結合した分子を含む第１の潤滑剤からなる結合潤滑層１４１、および、第１の潤滑剤より表面エネルギーが低く、保護層１３上を移動可能な分子を含む第２の潤滑剤からなる流動層１４２より構成されている。ヘッド２は潤滑層１４の上を空気浮上し、情報の記録・再生を磁気的あるいは光学的に行う。
【００２８】
図１において、従来、流動潤滑層１４２と結合潤滑層１４１は同一の潤滑剤より構成されていたため、適用する潤滑剤が決まれば一意に［相互作用Ｃ］および［相互作用Ｂ］が決まっていた。これに対して、流動潤滑層１４２に適用する第１の潤滑剤（以下、流動潤滑剤という）と、結合潤滑層１４１に適用する第２の潤滑剤（以下、結合潤滑剤という）とを異なるものとし、流動潤滑層１４２により強い相互作用を及ぼすことのできる結合潤滑剤を選ぶことができれば、同一の［相互作用Ｃ］に対して［相互作用Ｂ］を向上させることができる。
【００２９】
例を上げて説明する。図２は、潤滑層の流動性とスピンオフ量の関係を示している。流動性を高くし、かつスピンオフ量を小さくするには、同図では右下方向に向かう特性が求められる。まず流動潤滑層１４２と、結合潤滑層１４１とが同一である従来の単層潤滑層について考える。潤滑剤としては、例えばＡｕｓｉｍｏｎｔ社のＦＯＭＢＬＩＮＺ−ｄｏｌを考えても良い。同潤滑剤はＨＯＣＦ_２ −［ＣＦ_２ −（ＯＣＦ_２ＣＦ_２）ｐ−（Ｏ−ＣＦ_２）ｑ−Ｏ−ＣＦ_２］−ＣＦ_２ＯＨの構造で、［］内の主鎖と末端基−ＣＦ_２ＯＨより構成される。ここで潤滑剤分子間の相互作用を下げると、［相互作用Ｂ］は小さくなるが、［相互作用Ｃ］が小さくなる効果の方がより大きくなるため、流動性を上げることができる。
【００３０】
図２に示す潤滑剤Ａ１〜Ａ３はＺ−ｄｏｌで、Ａ１、Ａ２およびＡ３の分子量、および各々の相互作用は、Ａ１＞Ａ２＞Ａ３という関係にある。同図に示すように、分子量の低減と共に流動性は高くなるが、スピンオフ量は大きくなり両者はトレードオフの関係となる。
【００３１】
これに対して、潤滑層を二層構造とし、流動潤滑剤はＡ３としたままで、結合潤滑剤にＡ３よりも強い相互作用を及ぼす潤滑剤Ｂ１、Ｂ２を適用する。このとき、｛単層：潤滑剤Ａ３｝に対して｛二層：潤滑剤Ａ３（流動潤滑層）＋潤滑剤Ｂ１（結合潤滑層）｝、｛二層：潤滑剤Ａ３（流動潤滑層）＋潤滑剤Ｂ２（結合潤滑層）｝は流動性が大きく、かつ、スピンオフ量も小さくなっている。この傾向は、結合潤滑層の相互作用が大きいほど強くなる。図２ではＢ１の相互作用よりＢ２の相互作用の方が大きい。
【００３２】
結合潤滑層の相互作用を大きくするには潤滑剤の表面エネルギーを高くすれば良い。具体的には極性末端基の極性を高くする、あるいは分子量を変えるなどの手段が考えられる。例えば流動潤滑剤Ｚ−ｄｏｌに対して、結合潤滑剤にはＡｕｓｉｍｏｎｔ社のＦＯＭＢＬＩＮＺ−ｔｅｔｒａｏｌを選んでも良い。Ｚ−ｔｅｔｒａｏｌの末端極性基は−ＣＨ_２ＯＣＨ_２ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ_２ＯＨの構造を持ち、Ｚ−ｄｏｌの極性末端基ＣＨ_２ＯＨに対して極性基−ＯＨをより多く含んでおり、極性が大きく相互作用が大きい。
【００３３】
次に、二層潤滑層の形成方法について説明する。まず、保護層上に結合潤滑剤を浸漬塗布、スピンコートあるいは蒸着などの方法により付着・結合させる。然る後、流動潤滑剤を結合潤滑層上に浸漬塗布、スピンコートあるいは蒸着などにより付着させる。この際、結合潤滑層と流動層の潤滑剤を明確に分けようとするならば、結合潤滑層を形成した後に、保護層上に結合されなかった同潤滑剤を適当な手段により除去し、然る後、結合潤滑層上に流動潤滑層を形成すれば良い。この場合、潤滑剤を除去する手段として、適当な溶剤によるリンス処理などの方法を採用することができる。
【００３４】
また、流動潤滑剤に対して結合潤滑剤の末端極性基に、より保護層表面と結合し易い特性を持たせれば、結合潤滑剤および流動潤滑剤を予め適当な比率で混合しておき、これを該保護層上に浸漬塗布、スピンコートあるいは蒸着により付着・結合させることができる。これにより、２段階に分けた形成方法によらずとも、選択的に結合潤滑剤が保護層表面と結合し二層潤滑層が形成される。この場合、混合比としては、１：４〜４：１が望ましい。
【００３５】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
図１に示した記録媒体を製造した。この際、アルミからなる基板上に、スパッタ法によりＣｏからなる磁性層１２を１０ｎｍ形成し、該磁性層１２上に、プラズマＣＶＤ法により窒素添加アモルファスカーボンからなる保護層１３を４ｎｍ形成した。次いで、保護層１３上に潤滑層１４を形成した。ここで、結合潤滑層１４１は０．６ｎｍのＺ−Ｔｅｔｒａｏｌ（Ａｕｓｉｍｏｎｔ社製）、流動潤滑層１４２は０．８ｎｍのＺ−Ｄｏ１２０００（Ａｕｓｉｍｏｎｔ社製）とした。
【００３７】
得られた磁気記録媒体を用いて、スピンオフ試験と摺動耐久性試験を行った。スピンオフ試験は、温度５０℃・湿度８０％という環境下で、１０，０００ｒ／ｍｉｎにて２週間サンプルを回転させ、回転前後の潤滑層膜厚を測定して評価した。摺動耐久性試験は、サンプル上でＳＵＳ球を取り付けたヘッドを一定荷重で摺動させ、ＯＳＡ（ＯｐｔｉｃａｌＳｕｒｆａｃｅＡｎａｌｙｚｅｒ）にて摺動部付近のＰ波反射率を測定し、その反射率のピーク面積をカーボン摩耗量として相対比較して評価した。
【００３８】
（実施例２）
実施例１において、流動潤滑層１４２をＺ−Ｄｏｌ４０００（Ａｕｓｉｍｏｎｔ社製）とした以外は、実施例１と同様に磁気記録媒体を作製した。
【００３９】
（比較例１）
実施例１において、流動潤滑層１４２をＺ０３（Ａｕｓｉｍｏｎｔ社製）とした以外は、実施例１と同様に磁気記録媒体を作製した。
【００４０】
（比較例２）
実施例１において、結合潤滑層１４１および流動潤滑層１４２が共にＺ−Ｄｏｌ４０００（Ａｕｓｉｍｏｎｔ社製）である以外は、実施例１と同様に磁気記録媒体を作製した。
【００４１】
図３にスピンオフ試験による膜厚減少率と摺動耐久性試験によるカーボン摩耗量の相対値との関係を示す。ここで、符号Ａは、結合潤滑層１４１であるＺ−Ｔｅｔｒａｏｌと同種の極性基を持つＺ−Ｄｏｌ２０００を流動潤滑層１４２に用いた実施例１のサンプルの測定結果である。また、符号Ｂは、結合潤滑層１４１であるＺ−Ｔｅｔｒａｏｌと同種の極性基を持つＺ−Ｄｏｌ４０００を流動潤滑層１４２に用いた実施例２のサンプルの測定結果である。また、符号Ｃは、流動潤滑層１４２にＺ０３を用いた比較例１のサンプルの測定結果である。また、符号Ｄは、結合潤滑層１４１および流動潤滑層１４２が共にＺ−Ｄｏｌ４０００である比較例２のサンプルの測定結果である。
【００４２】
同図に示すように、実施例１および実施例２のサンプルが、比較例１や比較例２のサンプルよりも、スピンオフ特性および摺動耐久性の両特性を総合的に判断すると良好であることがわかる。
【００４３】
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限らず、他の種々の形態で実施できることはいうまでもない。例えば、記録媒体の基板には、アルミの他、ガラス、プラスチック等の適当な材質を用いることができる。
【００４４】
また、記録層への情報の記録は、磁気的あるいは光学的記録に限定されるものではなく、例えば静電気、機械的接触を採用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、基板と、該基板上に形成され、情報を記録または再生するヘッドにより該情報が磁気的または光学的に記録される記録層と、該記録層上に形成された保護層と、該保護層上に形成された潤滑層であって、前記保護層表面に結合した分子を含む第１の潤滑剤からなる結合層、および、前記第１の潤滑層と異なる構造を有し、前記保護層上を移動可能な分子を含む第２の潤滑剤からなる流動層とを有する潤滑層とを備えた記録媒体において、前記第１の潤滑剤は、前記第２の潤滑剤より表面エネルギーが高い。従って、流動層を構成する潤滑剤に比し、結合層を構成する潤滑剤の表面エネルギーを、末端極性基あるいは分子量を変えて高くすることにより、該結合層が該流動量に及ぼす相互作用が大きくなるので、潤滑層の流動性の向上、すなわち耐摩耗性の向上とスピンオフ量の低減を同時に達成できる。結果として、ヘッドと記録媒体の接触機会が増加しても十分な信頼性が確保できるので、ヘッドと該記録媒体の間隔を狭小化し記録媒体の記録密度を向上させることができる。
【００４６】
また、潤滑層を形成する際に、保護層上に、第１の潤滑剤を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着・結合させ、保護層に結合しない第１の潤滑剤を除去して結合層を形成し、結合層上に第２の潤滑剤を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着させるので、結合層と流動層の潤滑剤を明確に分けることができ、より良好な上記特性を得ることができる。
【００４７】
更に、潤滑層を形成する際に、第１および第２の潤滑剤の混合物を生成し、保護層上に混合物を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着させるので、１回の工程で上記潤滑層を形成することができ、製造コストの低減に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の記録媒体の断面模式図である。
【図２】潤滑層の流動性とスピンオフ量との関係図である。
【図３】潤滑膜厚の減少率とカーボン保護膜の摩耗量との関係を示す図である。
【符号の説明】
１記録媒体
１１基板
１２磁性層
１３保護層
１４潤滑層
１４１結合潤滑層
１４２流動潤滑層
２記録ヘッド

Claims

基板と、該基板上に形成され、情報を記録または再生するヘッドにより該情報が磁気的または光学的に記録される記録層と、該記録層上に形成された保護層と、該保護層上に形成された潤滑層であって、前記保護層表面に結合した分子を含む第１の潤滑剤からなる結合層、および、前記第１の潤滑層と異なる構造を有し、前記保護層上を移動可能な分子を含む第２の潤滑剤からなる流動層とを有する潤滑層とを備えた記録媒体において、前記第１の潤滑剤は、前記第２の潤滑剤より表面エネルギーが高いことを特徴とする記録媒体。
請求項１に記載の記録媒体において、前記第１および第２の潤滑剤は、主鎖と末端基とを含む鎖状構造を有する高分子潤滑剤であり、前記結合した分子の末端基の構造と、前記移動可能な分子の末端基の構造とは異なることを特徴とする記録媒体。
請求項２に記載の記録媒体において、前記結合した分子の末端基の極性は、前記移動可能な分子の末端基の極性より高いことを特徴とする記録媒体。
請求項２に記載の記録媒体において、前記結合した分子の末端基と、前記移動可能な分子の末端基とは、同種の極性基を含むことを特徴とする記録媒体。
請求項４に記載の記録媒体において、前記結合した分子の末端基の中に含まれる極性基の数は、前記移動可能な分子の末端基に含まれる極性基の数より多いことを特徴とする記録媒体。
請求項１に記載の記録媒体において、前記第１および第２の潤滑剤は主鎖と末端基とを含む鎖状構造を有する高分子潤滑剤であり、前記結合した分子の主鎖の分子量と、前記移動可能な分子の主鎖の分子量とは異なることを特徴とする記録媒体。
基板上に、情報を記録または再生するヘッドにより該情報が磁気的または光学的に記録される記録層を形成する工程と、
該記録層上に保護層を形成する工程と、
該保護層上に、第１の潤滑剤からなる結合層であって、前記保護層表面に前記第１の潤滑剤に含まれる分子を結合させた結合層と、前記第１の潤滑剤より表面エネルギーが低く、前記保護層上を移動可能な分子を含む第２の潤滑剤を含む流動層とを有する潤滑層を形成する工程と
を備えることを特徴とする記録媒体の製造方法。
請求項７に記載の記録媒体の製造方法において、前記潤滑層を形成する工程は、
前記保護層上に、前記第１の潤滑剤を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着させ、前記第１の潤滑剤に含まれる分子を前記保護層表面に結合させる工程と、
前記結合層上に前記第２の潤滑剤を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着させる工程とを有することを特徴とする記録媒体の製造方法。
請求項８に記載の記録媒体の製造方法において、前記潤滑層を形成する工程は、前記結合させる工程において前記保護層に結合しない前記第１の潤滑剤を除去する工程を更に有することを特徴とする記録媒体の製造方法。
請求項７に記載の記録媒体の製造方法において、前記潤滑層を形成する工程は、
前記第１および第２の潤滑剤の混合物を生成する工程と、
前記保護層上に前記混合物を浸漬塗布、スピンコートまたは蒸着により付着させる工程とを有することを特徴とする記録媒体の製造方法。