JP4131720B2 - 磁気記録媒体、ヘッドスライダおよびそれらの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は磁気記録媒体およびヘッドスライダに関するものである。
コンピュータや各種情報端末などの外部記憶装置として一般に広く使用されている磁気記録装置においては、記録変換素子（本発明では単にヘッドともいう）を備えたヘッドスライダが、ハードディスク等の磁気記録媒体（本発明では単に媒体ともいう）上を浮上しながら情報の読み書きを行う。
ヘッドと、ハードディスク上で磁気情報を記録（書き込み）あるいは再生（読み取り）するための磁性層との距離は磁気スペーシングと呼ばれ、磁気スペーシングが狭いほど記録密度が向上する。このため、近年の記録密度向上に対する強いニーズに対応して、現在のヘッド浮上隙間は１０ｎｍを切ろうとしている。このような極低浮上隙間にあっては、汚染物質がわずかにヘッドスライダに付着するだけで、ヘッドの浮上安定性が大きく崩れる。
汚染物質の一つとして、周囲の環境よりもたらされる揮発性有機物やデブリ等が知られている。ヘッドスライダの動作に伴い、ハードディスク上に付着した揮発性有機物質やデブリ等がヘッドスライダに掻き集められ、最終的にはヘッド浮上隙間が埋められ、ヘッドクラッシュへと繋がることになる。
さらに、媒体上からの蒸発やヘッドスライダ等との間欠的な接触により、媒体面からヘッドスライダ面側に潤滑剤が移着し、媒体上の潤滑層厚と同程度の膜厚のものが、ヘッドスライダが媒体に対向する側の最外表面（以下、「ＡＢＳ」ともいう。ＡＢＳは、”ａｉｒ ｂｅａｒｉｎｇ ｓｕｒｆａｃｅ”の略である）に不可避的に形成されることが知られている。
浮上隙間が十分に確保されている（すなわち低記録密度）装置では、このようなＡＢＳに付着する潤滑剤は問題とならなかったが、現行の装置のように、非常に狭くなった浮上隙間ではこの挙動が浮上の不安定化要素として無視できないレベルとなっている。浮上不安定化の原因は、ＡＢＳ上の潤滑剤が媒体上の潤滑剤に接触し、液架橋を形成するためと解されている。
上記の問題を解決する方法として、磁気記録媒体と対向するヘッドスライダ保護層表面に平均膜厚１．５ｎｍ以下の撥水性樹脂よりなる潤滑剤層を設置し、ヘッドスライダ面の表面張力を低下させることが提案されている（特願平１６−１５６４６８）。なお、ヘッドスライダ保護層としてはアモルファスカーボン等の炭素系材料が、耐熱性、耐蝕性および耐摩耗性の点で好適であるとされ、一般的にもスパッタリング法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法で堆積された炭素系保護層が使用されている。
この方法で優れているのは、ヘッドスライダに塗布した潤滑剤に紫外線処理を行うことで潤滑層を液体の変形および流動しやすい状態から変形しにくく流動し難い状態に変え、かつヘッドスライダ表面へ固着させている点であり、このヘッドスライダを用いれば汚染物質の付着を低減させるだけでなく、磁気記録媒体に塗布された潤滑剤との液架橋も生じ難くなる。
特開平０３−２５７２３号公報（特許請求の範囲）
上記紫外線照射の効果は、ヘッドスライダ保護層から励起される光電子が潤滑剤に活性点を形成することで、潤滑剤と保護層との化学結合が進行することによるものと考えられている。
しかしながら、現在保護層材料として広く用いられているアモルファス状炭素はイオン化ポテンシャルが５．８ｅＶ前後と高いために光電子の放出効率が低い。このため、十分な付着力を得るためには長時間の照射プロセスが必要となるが、紫外線照射を長時間行うと潤滑剤の分解が促進されるため、低分子化に起因すると類推される膜減りや吸着力の低下が生じ、結果として潤滑剤のヘッドスライダ面への付着率劣化や、それに伴う付着均一性の低下の問題が生じる。
なお、上記はヘッドスライダについて説明したが、同様の技術は磁気記録媒体上にある潤滑剤層についても適用でき、従って同様の問題点がある。磁気記録媒保護層については、その保護層面に付着力強化介在物質を付着せしめる技術等（たとえば特許文献１参照。）が開示されているが充分ではない。
本発明はこのような問題を解決し、優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダならびに優れたヘッドの浮上安定性を有する磁気記録装置を提供することを目的としている。また、優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダを短時間で製造できる製造方法を提供することを目的としている。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
本発明の一態様によれば、基板上に磁性層、磁気記録媒体保護層および磁気記録媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、磁気記録媒体保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、下層のイオン化ポテンシャルが上層よりも小さく、上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下である磁気記録媒体が提供される。
同様に、磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダであって、ヘッドスライダ保護層およびその上のヘッドスライダ潤滑層を有し、ヘッドスライダ保護層が下層とその上にある上層との二層で構成されており、下層のイオン化ポテンシャルが上層よりも小さく、上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下である
ヘッドスライダが提供される。
ヘッドスライダが提供される。
これらの態様においては、下層側のイオン化ポテンシャルが５．５ｅＶ以下であること上層側の膜厚が０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下であること、保護層の全膜厚が３ｎｍ以下であること、上層および下層として設置する材料の硬度が１５ＧＰａ以上であること、下層と上層の少なくともいずれか一方がフィルタードカソーディックアーク法によって成膜されたものであること、上層と下層の少なくともいずれか一方が炭素を主成分として含有すること、上層と下層の少なくともいずれか一方がアモルファスカーボンを主成分として含有すること、上層が、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含むこと、下層が、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含むこと、潤滑層を活性エネルギー線で照射処理してなること、潤滑層が撥水性を有するものであることが好ましい。
本発明態様により、優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダを提供することができる。
本発明の他の態様によれば、上記磁気記録媒体またはヘッドスライダまたはその両者を備えた磁気記録装置が提供される。
本発明態様により、優れたヘッドの浮上安定性を有する磁気記録装置を提供することができる。
本発明の他の態様によれば、基板上に磁性層、磁気記録媒体保護層および磁気記録媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体の製造方法において、磁気記録媒体保護層を磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成し、下層のイオン化ポテンシャルが上層よりも小さく、上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であるようにすることを含む、磁気記録媒体の製造方法が提供される。
また、磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダの製造方法において、ヘッドスライダ保護層上にヘッドスライダ潤滑層を配し、ヘッドスライダ保護層を下層とその上にある上層との二層で構成し、下層のイオン化ポテンシャルが上層よりも小さく、上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であるようにすることを含むヘッドスライダの製造方法が提供される。
上記両者の態様においては、下層側のイオン化ポテンシャルが５．５ｅＶ以下であること、上層側の膜厚を０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下とすること、保護層の全膜厚を３ｎｍ以下にすること、上層および下層として設置する材料の硬度が１５ＧＰａ以上であること、下層と上層の少なくともいずれか一方をフィルタードカソーディックアーク法によって成膜すること、上層と下層の少なくともいずれか一方が炭素を主成分として含有すること、上層と下層の少なくともいずれか一方がアモルファスカーボンを主成分として含有すること、上層が、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含むこと、下層が、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含むこと、潤滑層を活性エネルギー線で照射処理すること、潤滑層が撥水性を有するものであることが好ましい。
本発明態様により、優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダを短時間で製造できる技術を提供できる。
本発明により、優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダならびに優れたヘッドの浮上安定性を有する磁気記録装置を提供することができる。また、優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダを短時間で製造できる。
以下に、本発明の実施の形態を図、表、式、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、表、式、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。図中同一の符号は同一の要素を表す。
以下、本発明を主としてハードディスク装置について説明するが、本発明に係る「ヘッドスライダ」には、ロード／アンロードタイプの機構で動作するもの、コンタクト・スタート・ストップの機構で動作するもの、完全浮上方式で情報を記録し、再生するもの、気液混合方式で情報を記録し、再生するもの、コンタクト方式で情報を記録し、再生するものなど、ハードディスク装置用のものに限らず、いかなるヘッドスライダも含まれる。また、本発明に係る「磁気記録媒体」は、ハードディスク装置に使用される、面内媒体、ＳＦＭ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ｆｅｒｒｉ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｍｅｄｉａ）、垂直記録媒体、パターンド媒体など、どのような記録媒体であってもよい。また、本発明に係る「磁気記録装置」には、このようなヘッドスライダや磁気記録媒体を使用するすべての磁気記録装置が含まれる。
なお、本発明においては、磁気記録媒体の保護層については、磁気記録媒体保護層または媒体保護層と呼称し、ヘッドスライダの保護層については、ヘッドスライダ保護層またはヘッド保護層と呼称し、両者を含める場合には単に保護層と呼称する。
また、磁気記録媒体の潤滑層については、磁気記録媒体潤滑層または媒体潤滑層と呼称し、ヘッドスライダの潤滑層については、ヘッドスライダ潤滑層またはヘッド潤滑層と呼称し、両者を含める場合には単に潤滑層と呼称する。
また、上層および下層という場合は、媒体とヘッドスライダの両方について、最外層に近い方を上層、遠い方を下層と呼称する。
図６はハードディスク装置の内部構造を示す模式的平面図であり、図７は、ヘッドと、磁気記録媒体との関係を示す模式的横断面図（磁気記録媒体磁性層に垂直な方向で切断した図）である。
このハードディスク装置は、図６に示すように磁気記録媒体１とヘッドを備えたヘッドスライダ２、磁気記録媒体１の回転制御機構（たとえばスピンドルモータ）３、ヘッドの位置決め機構４および記録再生信号の処理回路（リードライトアンプ等）５を主要構成要素としている。
ヘッドスライダ２は、図７に示すように、サスペンジョン６およびヘッドスライダ２を柔軟に支持するためのジンバル７により、ヘッドの位置決め機構４と連結されており、その先端にヘッド８が設けられている。ヘッドスライダ面にはヘッド保護層９とヘッド潤滑層１０が設けられている。
磁気記録媒体１１は、図７の下方から基板１２、Ｃｒ下地層１３，磁性層１４，媒体保護層１５，媒体潤滑層１６等がある。シード層等のその他の層が設けられる場合もあるが本図では省略してある。各層の厚さは、ハードディスクの場合、媒体潤滑層で１〜２ｎｍ程度、媒体保護層で３〜５ｎｍ程度、磁性層で２０ｎｍ程度、Ｃｒ下地層で１０ｎｍ程度が一般的である。
このような構成において、上記問題点は、基板上に磁性層、媒体保護層および媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、媒体保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、下層のイオン化ポテンシャルが上層よりも小さく、上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であることで解決を図ることができる。あるいは、磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダであって、ヘッド保護層およびその上のヘッド潤滑層を有し、ヘッド保護層が下層とその上にある上層との二層で構成されており、下層のイオン化ポテンシャルが上層よりも小さく、上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であることで解決を図ることができる。
一般的に、イオン化ポテンシャルを低下させることで保護層における光電子の放出効率が増加し、紫外線等の活性エネルギー線の照射時間を大幅に短縮しつつ潤滑剤と保護層との間の付着率を向上させることができる。イオン化ポテンシャルを低下させる手段としては、保護層中に酸素や窒素を添加させるのが、効率的かつ平易である。
しかしながら、イオン化ポテンシャルを低下させる場合に表面自由エネルギーが増加すると汚染物質が吸着し易くなるという問題が生じる。このような表面自由エネルギーの増加は、イオン化ポテンシャルを低下させる手段として保護層中に酸素や窒素を添加させた場合に顕著に現れる。
一方、保護層の表面自由エネルギーを減少させると、イオン化ポテンシャルが上昇しやすいと言う問題が生じやすい。たとえば、保護層の表面自由エネルギーの減少には保護層にフッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を添加するのが有効であるが、このような保護層では一般的にイオン化ポテンシャルが増大し、結果として光電子の放出効率が減少する。
このような問題は、下層のイオン化ポテンシャルを上層よりも小さくすると同時に、上層の表面自由エネルギーを４５ｍＮ／ｍ以下とすることで回避できる。
この場合には、上層を通過して下層に到達した紫外線等の活性エネルギー線により充分な光電子が発生し、潤滑剤と保護層間の付着率を向上させると共に、上層の表面自由エネルギーを４５ｍＮ／ｍ以下とすることで汚染物質の吸着を防止できるのである。
従って、本発明により、優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダを得ることができる。また、光電子の放出効率を挙げることにより、このような優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダを短時間で製造できるようになる。
上層の表面自由エネルギーを４５ｍＮ／ｍ以下とするためには、上層にフッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含めることが好ましい。フッ素や水素の含有量には特に制限はない。上層、特に上層の表面に近い部分では、金属、窒素、酸素等の汚染物質を吸着し易くする元素はできるだけ少ない方がよい。
また、下層のイオン化ポテンシャルを上層よりも小さくするには、下層に窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含ませることが好ましい。この場合、本発明の趣旨に反しない限り、フッ素と水素が共存していてもよい。窒素や酸素の含有量には特に制限はないが、下層側のイオン化ポテンシャルとしては５．５ｅＶ以下であることが好ましい。５．５ｅＶを超えると光電子の発生量が不十分となる場合がある。
上層側の膜厚が０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下であることが好ましい。この範囲未満であると、上層の均一膜形成が困難となるため部分的に下層が露出して汚染物質を吸着する恐れが出てくる。この範囲より厚いと、上層膜厚が下層から発生した光電子の平均自由行程に匹敵するため、潤滑剤に活性点を生成する前に光電子が失活する確率が高くなる。なお、保護層の総厚は磁気スペーシングを削減する上でも３ｎｍ以下が好ましい。
また、上層および下層として設置する材料の硬度は１５ＧＰａ以上であることが好ましい。この値未満では、保護層の本来の目的である、ヘッドや媒体磁性層の機械的破壊の防止に支障が生じやすくなる。
なお、上層と下層とは、物理的、組成的に、必ずしも明確に区別できなくてもよい。要するに、保護層の上の方の層部分と下の方の層部分とを比較したとき、上記の関係が成立すれば充分である。濃度勾配が存在していてもよい。具体的には、たとえば同一のアモルファスカーボンを主成分とし、下層を成膜する際に窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を添加し、引き続いて上層を造る際に、これらの元素の供給を停止し、ついでフッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を添加することにより、本発明に係る保護層を得ることができる。このとき、窒素や酸素を完全に系内から除去したのちにフッ素や水素の供給を開始する必要は必ずしもなく、両者が混在する状態が生じてもよい。
このような上層と下層の組み合わせは、実際にそれぞれの単独層を形成し、イオン化ポテンシャルと表面自由エネルギーを測定することにより、容易に選択することができる。
本発明に係る上層と下層とよりなる保護層を作製するには、具体的には、たとえばフィルタードカソーディックアーク法（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ａｒｃ、ＦＣＡ法）を採用し、下層を形成する場合には、窒素または酸素を下層に共存させるように、イオンガン等を使用してイオンアシストによりドーピングを行い、上層を形成する場合には、フッ素または水素を上層に共存させるように、イオンガン等を使用してイオンアシストによりドーピングを行う方法がある。窒素添加を行う原料としては窒素ガスを、酸素添加を行う原料としては酸素ガスを、水素添加を行う原料としては水素ガスを、フッ素添加を行う原料としてはテトラフルオロメタンを使用することができる。
本発明に係る上層と下層とよりなる保護層を作製する方法としては、このほかに、スパッタリング、ＣＶＤ法を挙げることができる。
上層または下層の組成としては、どのようなものでもよいが、炭素、特にアモルファスカーボンを主成分とすることが好ましい。他の組成としては、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｒＮ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、Ｓｉ，ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ、ＳｉＮ等を例示できる。ヘッドスライダーの材料としては、Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣやシリコン、サファイア等も例示できる。
アモルファスカーボン等の炭素よりなる層を得る手段としては、上記ＦＣＡの他、どのような方法を採用してもよい。なお、本発明において「主成分として含有する」とは５０原子％を超えることを意味する。上層の組成としては、９０原子％以上が炭素であることがより好ましい。
なお、膜硬度は炭素のｓｐ3構造を多くする等、組成を密にすることにより高くすることができる。この観点から、上層が２．５ｇ／ｃｍ3以上の密度を有することが好ましい。特に、アモルファスカーボンの場合に好ましい。
ＦＣＡ法により、アモルファスカーボンを、次のようにして作製することができる。図３は、ＦＣＡ法を行うためのＦＣＡ成膜システムの略図である。図３を参照して、グラファイト等の炭素源をカソード３１として、アノード３２との間にアーク放電を起こし、生じたカーボンイオン、電子、カーボンの中性原子、マクロ粒子の内、カーボンの中性原子やマクロ粒子をマグネチックフィルタ（フィルタコイル３３，ラスタコイル３４）で除去し、カーボンイオンと電子のみを基板３５上に導き、基板上にＤＬＣ（ダイアモンドライクカーボン）の層３６を形成させるものである。イオンガン３７は、他の元素によるドーピングを行うときに使用できる。
ＦＣＡ法はその成膜原理から、一般にダイヤモンド結合と呼ばれるｓｐ3結合量を５０％以上に増加させることが容易であり、それ故ダイヤモンドに近い硬度・密度をアモルファス状で実現することができる。
本発明に係る保護層上に設ける潤滑層は、活性エネルギー線による照射処理を行うことが重要である。活性エネルギー線照射により、保護層から励起される光電子が潤滑剤に活性点を形成することで、潤滑剤と保護層との化学結合が進行する。
このための活性エネルギー線としては、本発明の趣旨に反しない限り公知のどのようなものを使用してもよい。紫外線、エキシマ線、Ｘ線、電子線、収束イオンビーム等を例示することができるが、特にキセノンエキシマ線または電子線が好ましい。照射時間は適宜選択すればよい。活性エネルギー線で照射処理すると、潤滑層を液体的な変形および流動しやすい状態から変形しにくく流動し難い状態に変え、かつ保護層表面へ固着させることができる。保護層表面に固着したことは、保護層表面の潤滑剤を溶媒で洗い流した後の潤滑層の膜厚を評価することで確認することができる。
本発明に係る潤滑層は、本発明の趣旨に反しない限りどのようなものでもよいが、フッ素系樹脂を含むことが好ましい。このようなフッ素系樹脂としては、分岐していてもよいフッ素化炭化水素または分岐していてもよいフッ素化ポリエーテルまたはこれらの混合物を例示することができる。分岐していてもよいパーフロロハイドロカーボンまたは分岐していてもよいパーフロロポリエーテルまたはこれらの混合物であることがより好ましい。一分子中のフッ素含有量が多い方が、凝集性が小さく、均一に層を形成することが可能であり、表面張力を小さくすることができる。フッ素含有率としては、一分子中のフッ素と水素の全モル数に対するフッ素のモル数の割合が８０％以上であることが好ましく、９０％以上であることがより好ましく、９５％以上であることがさらに好ましい。なお、これらの樹脂の分子量は、重量平均分子量で２０００〜２００００の範囲が好ましい。
これらの潤滑層は、その９５重量％以上がフッ素系樹脂よりなることが好ましく、触媒等の微量成分を除いて、実質的にフッ素系樹脂のみよりなることがより好ましい。
上記の本発明により、汚染物質の付着を低減させるだけでなく、媒体とヘッドスライダとの液架橋も生じ難い媒体およびヘッドスライダを実現することができる。従って、このことにより、優れたヘッドの浮上安定性を与えることのできる磁気記録媒体およびヘッドスライダを実現できる。また、このような媒体およびヘッドスライダを短時間で作製することができる。
さらに、このような媒体とヘッドスライダとの少なくとも一方を使用した磁気記録装置では、ヘッドクラッシュが生じ難くなり、信頼性が高くなる。従って、優れたヘッドの浮上安定性を有する磁気記録装置を実現することができる。
次に本発明の例を詳述する。なお、各物性値は次のようにして測定した。
（フッ素濃度、窒素濃度）
フッ素濃度の定量および窒素濃度の定量はＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で行った。
フッ素濃度の定量および窒素濃度の定量はＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）で行った。
（膜硬度）
膜硬度の測定にはナノインデンテーション法を用いた。ナノインデンテーション法は、μN程度の微小荷重を用いてダイヤモンド圧子を材料に押し込み、除荷する際の微小変形を測定することで力学特性を評価する方法である。押し込み量を数nm程度に制御できるため薄膜試料の特性評価に適している。
膜硬度の測定にはナノインデンテーション法を用いた。ナノインデンテーション法は、μN程度の微小荷重を用いてダイヤモンド圧子を材料に押し込み、除荷する際の微小変形を測定することで力学特性を評価する方法である。押し込み量を数nm程度に制御できるため薄膜試料の特性評価に適している。
（膜の表面自由エネルギー）
表面自由エネルギーは対象膜に対する純水およびジヨードメタンの接触角を測定し、以下の導出式から算出した。
表面自由エネルギーは対象膜に対する純水およびジヨードメタンの接触角を測定し、以下の導出式から算出した。
固体試料の表面自由エネルギーをγS、液体試料の表面自由エネルギーをγL、固体試料／液体試料の接触角をθSL、固体試料／液体試料の界面自由エネルギーをγSLとすれば（１）式に示すYoungの式が成立する。
γS =γL・cosθSL+γSL・・・（１）
液体が固体表面に付着することにより安定化するエネルギーである接着仕事WSLはDupreの式（２）に従う。
液体が固体表面に付着することにより安定化するエネルギーである接着仕事WSLはDupreの式（２）に従う。
γS +γL = WSL+γSL・・・（２）
以上の２式からYoung- Dupreの式（３）が導出され、接着仕事は液体の表面自由エネルギーと接触角から求められることになる。
以上の２式からYoung- Dupreの式（３）が導出され、接着仕事は液体の表面自由エネルギーと接触角から求められることになる。
WSL=γL（1+cosθSL）・・・（３）
この接着仕事に対して表面自由エネルギーの各成分の幾何平均則を適用すると、（４）式が成り立つ。
この接着仕事に対して表面自由エネルギーの各成分の幾何平均則を適用すると、（４）式が成り立つ。
WSL=２√（γS d・γL d）＋２√（γS h・γL h）・・・（４）
ここでｄ、ｈは分散成分、水素結合成分を意味する。
ここでｄ、ｈは分散成分、水素結合成分を意味する。
２種類の液体（i, j）を用いれば接着仕事について次の関係が成り立つ。
ＵＰＳ（ｕｌｔｒａｖｉｏｌｅｔ ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：紫外光電子分光法）により求めた。
（吸着水量）
ＴＤＳ（ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ：昇温脱離法）により、水の脱ガス強度として求めた。これは、サンプルを昇温して行くときに出てくる水を質量分析計の強度で評価する方法である。
ＴＤＳ（ｔｈｅｒｍａｌ ｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ：昇温脱離法）により、水の脱ガス強度として求めた。これは、サンプルを昇温して行くときに出てくる水を質量分析計の強度で評価する方法である。
（ＤＯＰ吸着量）
暴露試験で吸着したDOPの定量はＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフ／マススペクトロメータ）で行った。
暴露試験で吸着したDOPの定量はＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフ／マススペクトロメータ）で行った。
（潤滑剤付着率）
サンプルを２，３−ジハイドロデカフルオロペンタンでリンスした。リンス前の潤滑層膜厚に対するリンス後の潤滑層膜厚に対する％割合を潤滑剤付着率とした。なお、膜厚はＸＰＳで測定した。
サンプルを２，３−ジハイドロデカフルオロペンタンでリンスした。リンス前の潤滑層膜厚に対するリンス後の潤滑層膜厚に対する％割合を潤滑剤付着率とした。なお、膜厚はＸＰＳで測定した。
［例１］
Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ用基板上へ、ヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を３０ｎｍ成膜した。アモルファスカーボン保護層の形成は図３に示すＦＣＡ装置を用いグラファイトターゲットを原料として、アーク電流６０Ａ、アーク電圧３０Ｖ、カソードコイル電流１０Ａの条件下、０．１ｎｍ／秒の成膜速度で行った。その際、同成膜室内に窒素ガスを導入し、雰囲気成膜による窒素添加を行った。この条件における単独膜の膜特性を表１に示す。
Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ用基板上へ、ヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を３０ｎｍ成膜した。アモルファスカーボン保護層の形成は図３に示すＦＣＡ装置を用いグラファイトターゲットを原料として、アーク電流６０Ａ、アーク電圧３０Ｖ、カソードコイル電流１０Ａの条件下、０．１ｎｍ／秒の成膜速度で行った。その際、同成膜室内に窒素ガスを導入し、雰囲気成膜による窒素添加を行った。この条件における単独膜の膜特性を表１に示す。
Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ用基板上へ、ヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を３０ｎｍ成膜した。窒素ガスを供給する代わりにテトラフルオロメタン（ＣＦ4）を供給した以外は実施例１と同様にしてヘッド保護層を作製した。この条件における単独膜の膜特性を表２に示す。
Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ用基板上へ、ヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を３０ｎｍ成膜した。雰囲気ガスを供給しない以外は実施例１と同様にしてヘッド保護層を作製した。この条件における単独膜の膜特性を表３に示す。
Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ用基板上へ、ヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を成膜した。その際、実施例１と同様の手法でヘッド保護層を３ｎｍ設けたサンプルＡ、実施例２と同様の手法でヘッド保護層を３ｎｍ設けたサンプルＢ、実施例３と同様の手法でヘッド保護層を３ｎｍ設けたサンプルＣの計３種類を作製した。
これらのサンプルについて、磁性層腐食の原因となる吸着水量をＴＤＳで観察したところ、図２に示すように、表面自由エネルギーが低下するほど吸着水量が減少することがわかった。
次に、媒体やヘッドスライダへの汚染物質の指標物質としてプラスチックの可塑剤に含有されるＤＯＰ（ジオクチルホスフェート）を使用し、その付着量を調べた。
具体的には、各サンプルとＤＯＰを同じデシケータに封入し、２４時間、各サンプルをＤＯＰに曝露させた後、ＧＣ／ＭＳ（ガスクロマトグラフ／マススペクトロメータ）を用いて各サンプルへのＤＯＰ吸着量を定量した。結果を図１に示す。吸着量の傾向は吸着水量と同様に表面自由エネルギーが低下するほど減少することがわかった。
さらに各サンプルの潤滑剤付着率を調べるため、平均膜厚が１ｎｍになるよう、パーフロロポリエーテル（両分子末端：トリフロロメチル基、平均分子量：９５００）を塗布し、キセノンエキシマ光（波長：１７２ｎｍ）を窒素雰囲気中で３０秒照射した後、２，３−ジハイドロデカフルオロペンタンでヘッド潤滑層をリンスした前後の潤滑剤膜厚変化から潤滑剤付着率を求めた。図４に示すように、イオン化ポテンシャルが低いほど光電子発生効率が増加するため、潤滑剤の付着性は向上した。
［例５］
Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ上に、ヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を３ｎｍ成膜した。
Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ上に、ヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を３ｎｍ成膜した。
アモルファスカーボン保護層は、下層として実施例１と同様の手法で２ｎｍ、上層として実施例２と同様の手法で１ｎｍ形成し、計３ｎｍとした。
その後ヘッドスライダ面上に、平均膜厚が１ｎｍになるよう、パーフロロポリエーテル（両分子末端：トリフロロメチル基、平均分子量：９５００）を塗布し、キセノンエキシマ光（波長：１７２ｎｍ）を窒素雰囲気中で照射した。図５は照射時間による潤滑剤付着率変化を示しているが、１５秒の照射時間で付着率は５５％となり、６０秒後には７０％以上に達した。
［例６］
実施例５と同様にＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ上にヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を３ｎｍ成膜した。アモルファスカーボン保護層は実施例３と同様の手法で３ｎｍ形成した。
実施例５と同様にＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣよりなるヘッドスライダ上にヘッド保護層としてアモルファスカーボン保護層を３ｎｍ成膜した。アモルファスカーボン保護層は実施例３と同様の手法で３ｎｍ形成した。
その後ヘッドスライダ面上に、平均膜厚が１ｎｍになるよう、パーフロロポリエーテル（両分子末端：トリフロロメチル基、平均分子量：９５００）を塗布し、キセノンエキシマ光（波長：１７２ｎｍ）を窒素雰囲気中で照射した。図５は照射時間による潤滑剤付着率変化を示しているが、５５％の付着率を達成するには９０秒の照射時間を要し、その後は継続して照射を行っても付着率の増加は観察されなかった。
なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。
（付記１）
基板上に磁性層、磁気記録媒体保護層および磁気記録媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、
当該磁気記録媒体保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、
当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下である
磁気記録媒体。
基板上に磁性層、磁気記録媒体保護層および磁気記録媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、
当該磁気記録媒体保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、
当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下である
磁気記録媒体。
（付記２）
前記下層側のイオン化ポテンシャルが５．５ｅＶ以下である、付記１に記載の磁気記録媒体。
前記下層側のイオン化ポテンシャルが５．５ｅＶ以下である、付記１に記載の磁気記録媒体。
（付記３）
前記上層側の膜厚が０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下である、付記１または２に記載の磁気記録媒体。
前記上層側の膜厚が０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下である、付記１または２に記載の磁気記録媒体。
（付記４）
前記磁気記録媒体保護層の全膜厚が３ｎｍ以下である、付記１〜３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
前記磁気記録媒体保護層の全膜厚が３ｎｍ以下である、付記１〜３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記５）
前記上層および下層として設置する材料の硬度が１５ＧＰａ以上である、付記１〜４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
前記上層および下層として設置する材料の硬度が１５ＧＰａ以上である、付記１〜４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記６）
前記下層と上層の少なくともいずれか一方がフィルタードカソーディックアーク法によって成膜されたものである、付記１〜５のいずれかに記載の磁気記録媒体。
前記下層と上層の少なくともいずれか一方がフィルタードカソーディックアーク法によって成膜されたものである、付記１〜５のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記７）
前記上層と下層の少なくともいずれか一方が炭素を主成分として含有する、付記１〜６のいずれかに記載の磁気記録媒体。
前記上層と下層の少なくともいずれか一方が炭素を主成分として含有する、付記１〜６のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記８）
前記上層と下層の少なくともいずれか一方がアモルファスカーボンを主成分として含有する、付記１〜７のいずれかに記載の磁気記録媒体。
前記上層と下層の少なくともいずれか一方がアモルファスカーボンを主成分として含有する、付記１〜７のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記９）
前記上層が、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含む、付記１〜８のいずれかに記載の磁気記録媒体。
前記上層が、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含む、付記１〜８のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記１０）
前記下層が、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含む、付記１〜９のいずれかに記載の磁気記録媒体。
前記下層が、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含む、付記１〜９のいずれかに記載の磁気記録媒体。
（付記１１）
磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダであって、
ヘッドスライダ保護層およびその上のヘッドスライダ潤滑層を有し、
当該ヘッドスライダ保護層が下層とその上にある上層との二層で構成されており、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、
当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下である
ヘッドスライダ。
磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダであって、
ヘッドスライダ保護層およびその上のヘッドスライダ潤滑層を有し、
当該ヘッドスライダ保護層が下層とその上にある上層との二層で構成されており、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、
当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下である
ヘッドスライダ。
（付記１２）
前記下層側のイオン化ポテンシャルが５．５ｅＶ以下である、付記１１に記載のヘッドスライダ。
前記下層側のイオン化ポテンシャルが５．５ｅＶ以下である、付記１１に記載のヘッドスライダ。
（付記１３）
前記上層側の膜厚が０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下である、付記１１または１２に記載のヘッドスライダ。
前記上層側の膜厚が０．５ｎｍ以上、１ｎｍ以下である、付記１１または１２に記載のヘッドスライダ。
（付記１４）
当該ヘッドスライダ保護層の全膜厚が３ｎｍ以下である、付記１１〜１３のいずれかに記載のヘッドスライダ。
当該ヘッドスライダ保護層の全膜厚が３ｎｍ以下である、付記１１〜１３のいずれかに記載のヘッドスライダ。
（付記１５）
前記上層および下層として設置する材料の硬度が１５ＧＰａ以上である、付記１１〜１４のいずれかに記載のヘッドスライダ。
前記上層および下層として設置する材料の硬度が１５ＧＰａ以上である、付記１１〜１４のいずれかに記載のヘッドスライダ。
（付記１６）
前記下層と上層の少なくともいずれか一方がフィルタードカソーディックアーク法によって成膜されたものである、付記１１〜１５のいずれかに記載のヘッドスライダ。
前記下層と上層の少なくともいずれか一方がフィルタードカソーディックアーク法によって成膜されたものである、付記１１〜１５のいずれかに記載のヘッドスライダ。
（付記１７）
前記上層と下層の少なくともいずれか一方が炭素を主成分として含有する、付記１１〜１６のいずれかに記載のヘッドスライダ。
前記上層と下層の少なくともいずれか一方が炭素を主成分として含有する、付記１１〜１６のいずれかに記載のヘッドスライダ。
（付記１８）
前記上層と下層の少なくともいずれか一方がアモルファスカーボンを主成分として含有する、付記１１〜１７のいずれかに記載のヘッドスライダ。
前記上層と下層の少なくともいずれか一方がアモルファスカーボンを主成分として含有する、付記１１〜１７のいずれかに記載のヘッドスライダ。
（付記１９）
前記上層が、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含む、付記１１〜１８のいずれかに記載のヘッドスライダ。
前記上層が、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含む、付記１１〜１８のいずれかに記載のヘッドスライダ。
（付記２０）
前記下層が、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含む、付記１１〜１９のいずれかに記載のヘッドスライダ。
前記下層が、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含む、付記１１〜１９のいずれかに記載のヘッドスライダ。
（付記２１）
付記１〜１０のいずれかに記載の磁気記録媒体を備えた磁気記録装置。
付記１〜１０のいずれかに記載の磁気記録媒体を備えた磁気記録装置。
（付記２２）
付記１１〜２０のいずれかに記載のヘッドスライダを備えた磁気記録装置。
付記１１〜２０のいずれかに記載のヘッドスライダを備えた磁気記録装置。
（付記２３）
付記１〜１０のいずれかに記載の磁気記録媒体および付記１１〜２０のいずれかに記載のヘッドスライダを備えた磁気記録装置。
付記１〜１０のいずれかに記載の磁気記録媒体および付記１１〜２０のいずれかに記載のヘッドスライダを備えた磁気記録装置。
（付記２４）
基板上に磁性層、磁気記録媒体保護層および磁気記録媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体の製造方法において、
当該磁気記録媒体保護層を磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成し、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であるようにする
ことを含む、磁気記録媒体の製造方法。
基板上に磁性層、磁気記録媒体保護層および磁気記録媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体の製造方法において、
当該磁気記録媒体保護層を磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成し、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であるようにする
ことを含む、磁気記録媒体の製造方法。
（付記２５）
磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダの製造方法において、
ヘッドスライダ保護層上にヘッドスライダ潤滑層を配し、
当該ヘッドスライダ保護層を下層とその上にある上層との二層で構成し、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であるようにすることを含む
ヘッドスライダの製造方法。
磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダの製造方法において、
ヘッドスライダ保護層上にヘッドスライダ潤滑層を配し、
当該ヘッドスライダ保護層を下層とその上にある上層との二層で構成し、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であるようにすることを含む
ヘッドスライダの製造方法。
１ 磁気記録媒体
２ ヘッドスライダ
３ 回転制御機構
４ ヘッドの位置決め機構
５ 記録再生信号の処理回路
６ サスペンジョン
７ ジンバル
８ ヘッド
９ ヘッド保護層
１０ ヘッド潤滑層
１１ 磁気記録媒体
１２ 基板
１３ Ｃｒ下地層
１４ 磁性層
１５ 媒体保護層
１６ 媒体潤滑層
３１ カソード
３２ アノード
３３ フィルタコイル
３４ ラスタコイル
３５ 基板
３６ ＤＬＣ層
３７ イオンガン
２ ヘッドスライダ
３ 回転制御機構
４ ヘッドの位置決め機構
５ 記録再生信号の処理回路
６ サスペンジョン
７ ジンバル
８ ヘッド
９ ヘッド保護層
１０ ヘッド潤滑層
１１ 磁気記録媒体
１２ 基板
１３ Ｃｒ下地層
１４ 磁性層
１５ 媒体保護層
１６ 媒体潤滑層
３１ カソード
３２ アノード
３３ フィルタコイル
３４ ラスタコイル
３５ 基板
３６ ＤＬＣ層
３７ イオンガン
Claims (4)
- 基板上に磁性層、磁気記録媒体保護層および磁気記録媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、
当該磁気記録媒体潤滑層は、フッ素系樹脂を含み、かつ、当該磁気記録媒体潤滑層を活性エネルギー線で照射処理して当該磁気記録媒体保護層に付着せしめたものであり、
当該磁気記録媒体保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、
当該下層と上層とがフィルタードカソーディックアーク法によって成膜されたものであり、
当該上層と下層とがアモルファスカーボンを主成分として含有し、
当該上層が、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含み、
当該下層が、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含み、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、かつ、５．５ｅＶ以下であり、
当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下である
磁気記録媒体。 - 磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダであって、
ヘッドスライダ保護層およびその上のヘッドスライダ潤滑層を有し、
当該ヘッドスライダ潤滑層は、フッ素系樹脂を含み、かつ、当該ヘッドスライダ潤滑層を活性エネルギー線で照射処理して当該ヘッドスライダ保護層に付着せしめたものであり、
当該ヘッドスライダ保護層が下層とその上にある上層との二層で構成されており、
当該下層と上層とがフィルタードカソーディックアーク法によって成膜されたものであり、
当該上層と下層とがアモルファスカーボンを主成分として含有し、
当該上層が、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含み、
当該下層が、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含み、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、かつ、５．５ｅＶ以下であり、
当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下である
ヘッドスライダ。 - 基板上に磁性層、磁気記録媒体保護層および磁気記録媒体潤滑層を順次積層した磁気記録媒体の製造方法において、
当該磁気記録媒体保護層を磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成し、
当該下層と上層とをフィルタードカソーディックアーク法によって成膜して、当該上層と下層とにアモルファスカーボンを主成分として含有させ、
当該上層に、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含ませ、
当該下層に、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含ませ、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、かつ、５．５ｅＶ以下であり、当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であるようにする
ことを含み、
当該磁気記録媒体潤滑層は、フッ素系樹脂を含み、かつ、当該磁気記録媒体潤滑層を活性エネルギー線で照射処理して当該磁気記録媒体保護層に付着せしめたものである、
磁気記録媒体の製造方法。 - 磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための記録変換素子を備えたヘッドスライダの製造方法において、
ヘッドスライダ保護層上にヘッドスライダ潤滑層を配し、
当該ヘッドスライダ保護層を下層とその上にある上層との二層で構成し、
当該下層と上層とをフィルタードカソーディックアーク法によって成膜して、当該上層と下層とにアモルファスカーボンを主成分として含有させ、
当該上層に、フッ素と水素の少なくともいずれか一方の元素を含ませ、
当該下層に、窒素と酸素の少なくともいずれか一方の元素を含ませ、
当該下層のイオン化ポテンシャルが当該上層よりも小さく、かつ、５．５ｅＶ以下であり、当該上層の表面自由エネルギーが４５ｍＮ／ｍ以下であるようにすることを含み、
当該ヘッドスライダ潤滑層は、フッ素系樹脂を含み、かつ、当該ヘッドスライダ潤滑層を活性エネルギー線で照射処理して当該ヘッドスライダ保護層に付着せしめたものである、
ヘッドスライダの製造方法。
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