JP2766711B2 - 記録媒体 - Google Patents

記録媒体

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JP2766711B2
JP2766711B2 JP2129389A JP12938990A JP2766711B2 JP 2766711 B2 JP2766711 B2 JP 2766711B2 JP 2129389 A JP2129389 A JP 2129389A JP 12938990 A JP12938990 A JP 12938990A JP 2766711 B2 JP2766711 B2 JP 2766711B2
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は記録媒体、更に詳細には磁気記録ディスク,
磁気記録テープ等のようにヘッドが接触するタイプの記
録媒体の表面に施される保護膜,潤滑層などの積層構造
に関する。
〔従来の技術〕 例えば大容量の記憶装置として使用される磁気記録デ
ィスク(以下、磁気ディスクと称する)は、非磁性基板
の表面に記録密度の高い強磁性薄膜がスパッタ法などに
より形成される。また、その上に非晶質炭素からなる保
護膜を形成し、更に耐摺動性、耐食性を高めるために保
護膜の上にパーフルオロポリエーテル系の液体潤滑剤を
塗布することが一般に行われている。
この場合、潤滑剤が液体であるため潤滑剤の保護膜へ
の付着性が磁気ディスクの耐摺動性,耐食性に大きく影
響するが、上記方式においては、液体潤滑剤はヘッドと
の摺動によって飛散したり、高温あるいは低温条件下で
は潤滑性能が大きく変化する傾向があった。
また、潤滑剤が液体であるがゆえに、ヘッドが停止し
ている間に潤滑剤がヘッド周囲に集中的に流動すること
もあり、ヘッドと磁気ディスクが潤滑剤を介してくっつ
いて動作不良を引き起こすこともあった。
このような潤滑剤の問題を解消するため、例えば特開
昭61−155345号公報に開示されるように、アンカー機能
を持つ末端基を含むパーフルオロポリエーテルのような
潤滑剤を保護膜上に塗布する技術が提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
前述した従来技術(特開昭61−155345号)の潤滑剤
は、金属表面などに直接塗布した場合には、優れた付着
性能を発揮する。しかし、磁気ディスクのような保護膜
上などにその潤滑剤層を形成しようとする場合には、保
護膜が非晶質炭素膜、各種窒化物、炭化物などである
と、充分なアンカー機能を発揮できず付着性能が低下す
る傾向があった。
さらに前記潤滑剤層の付着性の問題から、潤滑剤層を
むらなく薄膜化することが難しく、ヘッドと記録媒体の
間隔が狭い高記録密度のスパッタ磁気ディスクには適用
できなかった。
本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、その目的
は、記録媒体の保護膜に対する潤滑剤の付着性を改善
し、潤滑剤の飛散防止による耐食性と潤滑性(耐摺動
性)という特性の両立化を図り、しかも記録媒体表面に
形成される膜層の薄膜化を図ることにある。さらに、記
録媒体が組み込まれた記憶装置外部から侵入した微小な
塵埃、あるいは記憶装置内部の機構部またはヘッドと基
板の接触で生じる微小な塵埃の影響を受けず、信頼性と
耐久性に優れた記録媒体を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明は基本的には次の
ように構成される。
すなわち、基板の表面に少なくとも記録用薄膜と保護
膜を有し、前記保護膜の上に前記基板に対して分子が垂
直に配向する有機化合物層を不連続或いは島状に分布形
成し、更に、この有機化合物層を含む前記保護膜の上に
前記基板に対して分子が水平に配向する水平配向性の有
機化合物潤滑剤層を形成してなることを特徴とする。
ここで、記録媒体の基板としては、例えばアルミニウ
ム基板やガラス基板などが使用される。
基板上の保護膜は、例えば非晶質炭素保護膜が使用さ
れる。この非晶質炭素保護膜の形成方法は、グラファイ
トをターゲットとした不活性ガス中のスパッタリングに
より形成する方法や、炭化水素ガス、アルコール、アセ
トンなどの有機化合物を単独あるいは水素ガス、不活性
ガスなどを混合して、プラズマCVDにより形成する方
法、あるいは有機化合物をイオン化し、電圧をかけて加
速し基板に衝突させて形成する方法などがある。
さらに、非晶質炭素保護膜の代わりに、例えば水素化
ほう素とアンモニアと水素を原料としたプラズマCVD法
によって形成される立方晶窒化ほう素(cBN)膜などを
用いることも可能である。
また、保護膜は、成膜時にその膜質が表面に向かうに
つれて軟質となるように連続的に変化させると、その上
にのる垂直配向性の有機化合物との付着性を一層向上さ
せることができる。
基板に対し分子が垂直に配向する有機化合物として
は、例えばノナデカフルオロデカン酸、ペンタデカフル
オロオクタン酸、ヘプタフルオロブタン酸、ペンタフル
オロプロピオン酸、パーフルオロステアリン酸などのパ
ーフルオロアルキルカルボン酸や、ラウリン酸、ミリス
チン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸などの
n−アルキルカルボン酸が使用される。
そして基板に対して垂直に配向する有機化合物層を形
成する方法としては、メタノールやエタノールなどのア
ルコール、エーテル、フレオンなどの有機溶媒に有機化
合物を溶解し、その溶液に保護膜まで成膜した基板を浸
漬し、0.1〜5mm/sのゆっくりした速度で引き上げる方法
がある。有機化合物分子が保護膜表面にしっかりと付着
するように有機化合物溶液にディスク基板を浸漬した
後、しばらく放置してもよい。
また、浸漬中に有機化合物溶液を攪拌してもよい。有
機化合物溶液から引き上げた後、有機化合物分子の配向
性を整えるため、さらに有機溶媒中に浸漬してもよい。
さらに有機溶液中あるいは有機溶媒中に浸漬している間
に超音波をかけてもよい。
垂直配向性の有機化合物層の他の形成方法としては、
ラングミュア−ブロジェット膜(LB膜)の形成方法のよ
うに有機溶媒に有機化合物を溶かし、その溶液を極性溶
媒上に少量滴下し、展開して、そこに基板を浸漬し、ゆ
っくりと引き上げるといった方法、さらに有機化合物を
有機溶媒に溶かし、その有機溶液を少量保護膜表面に滴
下し、基板を回転させてスピンコートする方法、さらに
真空チャンバー中で有機化合物を加熱し、保護膜表面に
蒸着させる方法などがある。
基板に対して分子が平行に配向する有機化合物潤滑剤
としては、主鎖構造が、 (−CF(CF3)CF2O−)n、 (−C2F4O−)m(−CF2−)n、 (−C3F6O−)n などのパーフルオロアルキルポリエーテルなどがよい。
末端基としては、フルオロアルキル基などの中性基、
水酸基やカルボン酸基やエーテル基などのような極性基
を片末端あるいは両末端に付けたものがよい。平均分子
量としては1500から10000程度のものがよい。
次に基板に対して平行に配向する有機化合物潤滑剤層
の形成方法としては、前記垂直配向性を有する有機化合
物層の形成方法と基本的に同じ方法が使える。すなわ
ち、前述の説明中の有機化合物を有機化合物潤滑剤で置
き換えればよい。
パーフルオロアルキルポリエーテルの潤滑剤を使う場
合は、フレオンなどの有機溶媒に潤滑剤を溶かし、その
中にディスク基板を浸漬してゆっくりと引き上げ、次に
フレオン中にディスク基板を浸漬してゆっくりと引き上
げて余分な潤滑剤を除去し、配向性を整えるという方法
が簡便でよい。
前記の有機化合物あるいは有機化合物潤滑剤が基板に
対して垂直に配向しているが、平行に配向しているかの
判定は、FT−IR高感度反射法のCF結合伸縮振動あるいは
CH結合伸縮振動の吸収強度の入射光偏光依存性によって
確認される。
基板に対し垂直に配向し、保護膜上に不連続にあるい
は島状に分布する有機化合物層あるいはその有機化合物
層の形成方法としては、前述の垂直配向性の有機化合物
と同じものが使用できる。その中でも真空中で蒸着する
方法や超音波をかけながら浸漬する方法が最適である。
〔作用〕
基板には、記録用薄膜(例えば強磁性膜)を保護する
保護膜上に垂直配向性の有機化合物と水平配向性の有機
化合物潤滑剤層が積層される。このうち垂直配向性を有
する有機化合物層は付着性に優れている特性を有し、保
護膜が非晶質炭素膜、窒化物、炭化物であってもこれに
良好に付着し、また有機化合物潤滑剤層に対しても良好
に付着する。
従って、この垂直配向性を有する有機化合物層を介し
て有機化合物潤滑剤層が保護膜上で保持され、潤滑剤の
飛散と潤滑剤の過度の流動を防ぐことができる。そのた
め、記録媒体のヘッドに対する耐摺動性を長期にわたり
保ち、しかも停止中にヘッドと記録媒体が潤滑剤を介し
てくっつくような事態の発生を防止できる。
一方、水平配向性を有する有機化合物潤滑剤層は、良
好な潤滑性を発揮しする。
また、これらの有機化合物及び有機化合物潤滑剤層の
保護膜上の付着性、耐飛散性を向上させる結果、記録媒
体の耐食性をも向上させることができる。すなわち、保
護膜は通常透水性があるが、その上に付着良好で非透水
性の有機化合物層及び有機化合物潤滑剤層が存在するこ
とで、記録媒体への水分の侵入を防ぎ、また、潤滑性が
保持されることで保護膜等に損傷も防止する結果、同様
に記録用薄膜が外気にさらされるのを防止し、これらの
作用により耐食性を発揮することになる。
また、有機化合物潤滑剤層の基板上(保護膜上)の付
着性を向上させるので、付着むらをすくなくして均一に
薄く潤滑剤を形成することができる。
基板に対して垂直に配向する有機化合物が、保護膜表
面に不連続にあるいは島状に分布すると、前記水平方向
配向性の有機化合物潤滑剤は垂直配向性の有機化合物の
間にも介在することになる。このような態様をなす垂直
配向性の有機化合物が存在することで、有機化合物潤滑
剤層が水平配向性で流動性を有するものであっても、そ
の動きが阻止される。その結果、記憶装置外部から侵入
した塵埃、あるいは可動部などから発生した塵埃などが
潤滑剤層表面に付着しても、塵埃のみを潤滑剤層と離し
てヘッドと記録媒体の摺動トラックから逃す作用をな
す。
〔実施例〕
本発明の一実施例を図面に基づき説明する。なお、以
下に説明する各実施例は、記録媒体として磁気ディスク
を用いる。
第1図は本発明の一実施例に係る磁気ディスクの概略
断面図である。
1はニッケル・リンめっきを施したアルミニウム製の
ディスク基板(例えば5.25インチディスク)で、その上
にスパッタリングにより厚さ0.5μmのクロム下地膜
2、厚さ0.05μmのコバルト・ニッケル磁性膜3、厚さ
0.05μmの非晶質炭素膜(保護膜)4が順次形成され
る。さらに、その上には基板1に対して分子が垂直配向
した有機化合物層5が、不連続或いは島状に分布して形
成され、さらにこの有機化合物層5を含む保護膜4上
に、基板1に対して分子が平行配向した有機化合物潤滑
剤層6が積層される。
有機化合物層5を不連続或いは島状に分布形成する影
響により、有機化合物潤滑剤層6の表面に凹凸面を与え
ている。
本実施例では、非晶質炭素保護膜4まで成膜した磁気
ディスクを、高周波プラズマエッチング装置により酸素
エッチング処理した。エッチング条件は、酸素ガス圧50
mTorr、パワー0.3W/cm2、エッチング量1〜2nmである。
その後、磁気ディスクを100rpmで回転させながら研磨用
テープを空気圧で押しつけて3往復させた。該基板をフ
レオン中で超音波洗浄した後、0.05w%のノナデカフル
オロデカン酸のメタノール溶液に浸漬し、0.5mm/sの速
度で引き上げ、さらに超音波洗浄して保護膜4上に不連
続にあるいは島状に分布した垂直配向性の有機化合物層
5を形成した。
有機化合物層5が不連続にあるいは島状に分布するこ
とは、マイクロオージェ分光法により電子エネルギー66
0eV付近のフッ素のピーク強度の面分布により確認し
た。
FT−IR高感度反射法により本実施例の有機物層5のCF
結合伸縮振動の吸収強度を測定し、酸素エッチングを施
した非晶質炭素保護膜上にラングミュア−ブロジェクト
法により作成したノナデカフルオロデカン酸の1分子膜
のそれと比較することにより、この有機化合物層5の被
覆率は55%程度と見積もられた。
次いで、0.001w%の平均分子量2500のパーフルオロポ
リエーテル潤滑剤のフレオン溶液に該基板を浸漬し、1m
m/sの速度で引き上げ、さらに、フレオンに該基板を浸
漬し、0.8mm/sの速度で引き上げて余分な潤滑剤を除去
し、水平配向性の潤滑剤層6を形成した。
本実施例の磁気ディスクをCSS試験により寿命評価を
行ったところ、繰り返し回数40000回後もディスク表面
に損傷は見られなかった。
本実施例では、潤滑剤6の一部が不連続または島状に
分布する有機化合物5の間に介在するので、有機化合物
5が潤滑剤6の流動を阻む機能をなす。
なお、保護膜4の表面に金属化合物を不連続あるいは
島状に分散させることにより、その上の有機化合物層5
を不連続にあるいは島状に分布させてたり、保護膜4の
表面に不連続な表面処理を施すことで、その上の有機化
合物層5を不連続にあるいは島状に分布させてもよい。
これに対し、非晶質炭素保護膜まで形成した磁気ディ
スク(以下、これを無潤滑参照ディスクとする)につい
て同様のCSS試験を行ったところ、10000回以下で非晶質
炭素保護膜に傷が生じた。
また、非晶質炭素保護膜まで形成した磁気ディスクに
ついて前記のパーフルオロポリアルキルポリエーテルの
潤滑剤のみを塗布したディスク(これを潤滑付参照ディ
スクとする)について同様のCSS試験を行ったところ、3
0000回後にディスク表面に損傷が見られた。
すなわち、以上の比較から、本実施例の磁気ディスク
においては、従来の参照ディスク及び潤滑付参照ディス
クより潤滑剤の付着性(保持性)が良好で潤滑剤飛散防
止に優れていることが確認された。
これらの磁気ディスクの動摩擦係数をマンガン−亜鉛
−フェライトのヘッドを用いて測定した。測定時の回転
数は1rpm、荷重は10gfとし、ヘッドにかかる力をひずみ
ゲージにより測定し、動摩擦係数を得た。その結果、潤
滑付参照ディスクは摩擦係数が0.33であったのに対し
て、本実施例の磁気ディスクは0.16で、摺動特性の向上
が確認された。
さらに、本実施例の磁気ディスクと無潤滑参照ディス
ク、潤滑付参照ディスクを80℃、90%RHと恒温恒湿内に
72時間放置するという実験を行ったところ、腐食点が無
潤滑参照ディスクでは15箇所、潤滑付参照ディスクでは
3箇所みられたの対し、本発明の磁気ディスクは腐食点
が全くみられなかった。
また、本発明によれば、有機化合物潤滑剤層6の表面
に微小な凹凸を形成することで、ヘッドと潤滑剤層の接
触面積が小さくなって、摩擦係数が小さくヘッドの記録
媒体に対する接触面積が小さくなる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、記録媒体の保護膜に対する潤滑剤の
付着性を改善し、潤滑剤の飛散防止による耐食性と潤滑
性(耐摺動性)という特性の両立化を図り、しかも記録
媒体表面に形成される膜層の薄膜化を図ることができ
る。
また、垂直配向性を有する有機化合物層は保護膜及び
有機化合物潤滑剤層に対して付着性に優れていることに
加えて、保護膜表面に不連続あるいは島状に分布する
と、水平配向性の有機化合物潤滑剤層は垂直配向性の有
機化合物の間にも介在することとなり、以上の相乗作用
により、保護膜が非晶質炭素膜、窒化物、炭化物で、有
機化合物潤滑剤層が水平配向性で流動性を有するもので
あっても、その動きを阻止することができる。その結
果、記憶外部から侵入した塵埃、あるいは可動部などか
ら発生した塵埃などが潤滑剤層表面に付着しても、塵埃
のみを潤滑剤層と離してヘッドと記録媒体の摺動トラッ
クから逃すことが可能になる。
したがって、潤滑剤層が記憶装置外部から侵入した微
小塵埃、ヘッドと基板の接触で生じる微小塵埃の影響を
受けず、信頼性と耐久性に優れた記憶媒体を提供するこ
とができる。
なお、本発明の潤滑剤層形成技術は、磁気ディスク、
磁気テープ、磁気カードなどの磁気記録媒体のほかにデ
ィスクと接触する可能性のあるヘッドを使う場合に光デ
ィスク、光磁気ディスクなどにも適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す概略断面図である。 1……基板、2……クロム下地膜、3……コバルト・ニ
ッケル磁性膜、4……非晶質炭素保護膜、5……垂直配
向性を有する有機化合物層、6……水平配向性を有する
有機化合物潤滑剤層。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤巻 成彦 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所生産技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭61−120340(JP,A) 特開 平2−56723(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/72 G11B 11/10 521

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板の表面に少なくとも記録用薄膜と保護
    膜を有し、前記保護膜の上に前記基板に対して分子が垂
    直に配向する有機化合物層を不連続或いは島状に分布形
    成し、更に、この有機化合物層を含む前記保護膜の上に
    前記基板に対して分子が水平に配向する水平配向性の有
    機化合物潤滑剤層を形成してなることを特徴とする記録
    媒体。
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