JP6233958B2 - 磁気記録媒体および磁気記録再生装置 - Google Patents
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Description
磁気記録再生装置の記録密度を向上させるために、高記録密度に適した磁気記録媒体の開発が進められている。
例えば、特許文献1には、HOCH2−CF2O−(C2F4O)p−(CF2O)q−CH2OH(p、qは整数。)の構造をもつパーフロロアルキルポリエーテルの潤滑剤を塗布した磁気記録媒体が開示されている。
さらに、特許文献3には、−CF2O−または−CF2CF2O−から選ばれたパーフルオロオキシアルキレン単位とホスファゼン化合物を有する磁気記録媒体用途の潤滑剤が開示されている。
しかし、従来の磁気記録媒体の表面には、イオン性の汚染物質が存在する場合が多かった。イオン性の汚染物質の多くは、磁気記録媒体の製造工程において外部から付着したものであることが知られている。
潤滑剤層から汚染物質であるイオン性の汚染物質を除去する方法としては、例えば、特許文献5に開示されているフッ素系溶媒の調整方法を用いる技術が挙げられる。特許文献5には、シリカゲル、アルミナ等の吸着材を用いて、潤滑剤の調整工程等で混入するフッ素、臭素、塩素、リン酸、硫酸、硝酸、亜硝酸、酢酸、蟻酸、(メタ)アクリル酸、蓚酸、フタル酸等の汚染物質を除去する方法が記載されている。
さらに、特許文献7には、イオン性不純物の除去方法が開示されており、潤滑剤中の非水系液層中のイオン性不純物を除去する方法が記載されている。
しかし、潤滑剤層の厚みを薄くすると、潤滑材層に隙間が形成されて潤滑剤層による磁気記録媒体の表面の被覆率が低下し、潤滑剤層の下層の一部が露出される場合があった。
潤滑材層に隙間が形成されると、潤滑材層の隙間から潤滑材層の下層に汚染物質を生成させる環境物質が侵入して、磁気記録媒体が汚染されてしまう。
また、磁気記録媒体を備えたハードディスクドライブの内部は、通常、磁気記録媒体を駆動して磁気記録媒体に情報の記録再生を行うことにより、高温状態となる。上述した潤滑材層の隙間からの環境物質の侵入、潤滑材層の下層に存在するイオン成分の凝集、磁気記録媒体を汚染する汚染物質の生成は、高温条件下でより顕著となる。
すなわち、本発明は以下に関する。
(3) 上記一般式(1)におけるxが5であり、R1がCF3であり、R2が、−OCH2CF2O(CF2CF2O)p(CF2O)qCF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH(pは10.7,qは10.4)であることを特徴とする(1)に記載の磁気記録媒体。
(4) 上記一般式(1)における、xが4であり、R1がCF3であり、R2が−CH(OH)CH2OH末端基を有する置換基であることを特徴とする(1)に記載の磁気記録媒体。
(6) 前記化合物Bが、上記一般式(3)に示す化合物B2または上記一般式(5)に示す化合物B4であって、前記化合物Bの平均分子量が1000〜5000の範囲内であることを特徴とする(1)〜(4)のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
図1は、本発明の実施形態である磁気記録媒体の一例を示す断面模式図である。
図1に示すように、本発明の実施形態である磁気記録媒体11は、非磁性基板1上に、磁性層2と保護層3と潤滑剤層4とがこの順序で積層されたものである。
非磁性基板1としては、AlまたはAl合金などの金属または合金材料からなる基体上に、NiPまたはNiP合金からなる膜が形成されたものなどを用いることができる。また、非磁性基板1としては、ガラス、セラミックス、シリコン、シリコンカーバイド、カーボン、樹脂などの非金属材料からなるものを用いてもよいし、この非金属材料からなる基体上にNiPまたはNiP合金の膜を形成したものを用いてもよい。
密着層は、非磁性基板1と密着層上に設けられる軟磁性下地層とを接して配置した場合における非磁性基板1の腐食の進行を防止するものである。密着層の材料としては、例えば、Cr、Cr合金、Ti、Ti合金など適宜選択できる。密着層の厚みは、密着層を設けることによる効果が十分に得られるように2nm以上であることが好ましい。
密着層は、例えば、スパッタリング法により形成できる。
軟磁性下地層は、第1軟磁性膜と、Ru膜からなる中間層と、第2軟磁性膜とが順に積層された構造を有していることが好ましい。すなわち、軟磁性下地層は、2層の軟磁性膜の間にRu膜からなる中間層を挟み込むことによって、中間層の上下の軟磁性膜がアンチ・フェロ・カップリング(AFC)結合した構造を有していることが好ましい。軟磁性下地層がAFC結合した構造を有していることにより、外部からの磁界に対しての耐性、並びに垂直磁気記録特有の問題であるWATE(Wide Area Tack Erasure)現象に対しての耐性を高めることができる。
また、第1および第2軟磁性膜に使用されるCoFe合金には、Zr、Ta、Nbの何れかを添加することが好ましい。これにより、第1および第2軟磁性膜の非晶質化が促進され、シード層の配向性を向上させることが可能になるとともに、磁気ヘッドの浮上量を低減することが可能となる。
軟磁性下地層は、スパッタリング法により形成できる。
シード層は、その上に設けられた配向制御層および磁性層2の配向や結晶サイズを制御するためのものであり、磁気ヘッドから発生する磁束の基板面に対する垂直方向成分を大きくするとともに、磁性層2の磁化の方向をより強固に非磁性基板1と垂直な方向に固定するために設けられている。
シード層の膜厚は、2〜20nmの範囲であることが好ましい。シード層の膜厚が2nm未満であると、シード層を設けたことによる効果が十分に得られない場合がある。一方、シード層の膜厚が20nmを超えると、結晶サイズが大きくなるために好ましくない。
シード層は、スパッタリング法により形成できる。
配向制御層は、磁性層2の配向が良好なものとなるように制御するものである。配向制御層は、Ru又はRu合金からなるものであることが好ましい。
配向制御層の膜厚は、5〜30nmの範囲であることが好ましい。配向制御層の膜厚を30nm以下とすることで、磁気ヘッドと軟磁性下地層との間の距離が小さいものとなり、磁気ヘッドからの磁束を急峻にすることができる。また、配向制御層の膜厚を5nm以上とすることで、磁性層2の配向を良好に制御できる。
配向制御層は、スパッタリング法により形成できる。
磁性層2は、磁化容易軸が基板面に対して垂直方向を向いた磁性膜からなる。磁性層2は、CoとPtを含むものであり、更にSNR特性を改善するために、酸化物や、Cr、B、Cu、Ta、Zrなどを含むものであってもよい。
磁性層2に含有される酸化物としては、SiO2、SiO、Cr2O3、CoO、Ta2O3、TiO2などが挙げられる。
例えば、磁性層2が第1磁性層と第2磁性層と第3磁性層の3層からなる場合、第1磁性層は、Co、Cr、Ptを含み、さらに酸化物を含んだ材料からなるグラニュラー構造のものであることが好ましい。第1磁性層に含有される酸化物としては、例えばCr、Si、Ta、Al、Ti、Mg、Coなどの酸化物を用いることが好ましい。その中でも特に、TiO2、Cr2O3、SiO2などを好適に用いることができる。また、第1磁性層は、酸化物を2種類以上添加した複合酸化物からなることが好ましい。その中でも特に、Cr2O3−SiO2、Cr2O3−TiO2、SiO2−TiO2などを好適に用いることができる。
上記元素を含むことにより、磁性粒子の微細化を促進、又は結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性、熱揺らぎ特性を得ることができる。
また、第3磁性層は、Co、Cr、Ptを含み、酸化物を含まない材料からなる非グラニュラー構造のものであることが好ましい。第3磁性層は、Co、Cr、Ptの他に、B、Ta、Mo、Cu、Nd、W、Nb、Sm、Tb、Ru、Re、Mnの中から選ばれる1種類以上の元素を含むことができる。第3磁性層がCo、Cr、Ptの他に上記元素を含むものであることにより、磁性粒子の微細化を促進、又は結晶性や配向性を向上させることができ、より高密度記録に適した記録再生特性及び熱揺らぎ特性を得ることができる。
磁性層間に非磁性層を適度な厚みで設けることで、個々の膜の磁化反転が容易になり、磁性粒子全体の磁化反転の分散を小さくすることができ、S/N比をより向上させることができる。
非磁性層は、スパッタリング法により形成できる。
磁性層2は、蒸着法、イオンビームスパッタ法、マグネトロンスパッタ法など従来の公知のいかなる方法によって形成してもよいが、通常、スパッタリング法により形成される。
保護層3は、記録層2を保護するものである。保護層3は、一層からなるものであってもよいし、複数層からなるものであってもよい。本実施形態の保護層3は、炭素または炭化ケイ素からなるものであり、炭素からなるものであることが好ましい。
保護層3上に形成されている潤滑剤層4は、炭素との結合力が非常に高いものである。
保護層3が炭素または炭化ケイ素からなるものである場合、保護層3に含まれる炭素原子と潤滑剤層4とが結合して、保護層3と潤滑剤層4とが高い結合力で結合されたものとなる。その結果、潤滑剤層4の厚みが薄くても高い被覆率で保護層3の表面が被覆された磁気記録媒体11となり、磁気記録媒体11の表面の汚染を効果的に防止できる。
保護層3の成膜方法としては、カーボンターゲット材を用いるスパッタ法や、エチレンやトルエンなどの炭化水素原料を用いるCVD(化学蒸着法)法,IBD(イオンビーム蒸着)法などを用いることができる。
潤滑剤層4は、磁気記録媒体11の汚染を防止するとともに、磁気記録媒体上を摺動する磁気記録再生装置の磁気ヘッドの摩擦力を低減させて、磁気記録媒体11の耐久性を向上させるものである。
潤滑剤層4は、図1に示すように、保護層3上に接して形成されたものであって、上記一般式(1)に示す化合物Aと、化合物Bとを含み、化合物Bが、上記一般式(2)に示す化合物B1、上記一般式(3)に示す化合物B2、上記一般式(4)に示す化合物B3、上記一般式(5)に示す化合物B4から選ばれるいずれか1つであるものである。
上記一般式(1)に示す化合物Aは、ホスファゼン化合物である。上記一般式(1)に示す化合物Aとしては、具体的には、X−1p(商品名、DowChemical社製)、MORESCO PHOSPHAROL A20H−2000(商品名、松村石油研究所(MORESCO)社製)、A20H−DD(商品名、松村石油研究所(MORESCO)社製)、ADOH−2000(商品名、松村石油研究所(MORESCO)社製)、またはこれらの関連物質を出発原料として合成、精製して得た反応生成物を挙げることができる。
このような化合物Aとしては、A20H−2000(商品名、松村石油研究所(MORESCO)社製)が挙げられる。
このような化合物Aとしては、ADOH−2000(商品名、松村石油研究所(MORESCO)社製)が挙げられる。
このような化合物Aとしては、A20H−DD(商品名、松村石油研究所(MORESCO)社製)が挙げられる。
上記一般式(2)に示す化合物B1は、平均分子量が1000〜8000の範囲内であることが好ましい。
化合物B1としては、例えば、Morsco社製のD4OH(製品名)が挙げられる。
D4OHは、一般式(2)のmが4〜30の範囲内であり、平均分子量が1000〜5000の範囲内であるものである。
上記一般式(3)に示す化合物B2は、平均分子量が1000〜5000の範囲内であることが好ましい。
化合物B2としては、例えば、旭硝子社製のQA−40(製品名)がある。QA−40は、一般式(3)のnが4〜10の範囲内であり、平均分子量が2000〜5000の範囲内であるものである。
上記一般式(4)に示す化合物B3は、平均分子量が1000〜8000の範囲内であることが好ましい。
化合物B3としては、上記一般式(4)のrが4〜30の範囲内であり、平均分子量が1000〜5000の範囲内であるものが好ましい。
上記一般式(5)に示す化合物B4は、平均分子量が1000〜5000の範囲内であることが好ましい。
化合物B4としては、例えば、旭硝子社製のQA−40(製品名)の末端基をテトラオールとした旭硝子社製のQG−40(製品名)が挙げられる。QG−40は、一般式(5)のa,b,c,dが4〜10の範囲内であり、平均分子量が2000〜5000の範囲内であるものである。
潤滑剤層4は、化合物Bに対する化合物Aの質量比(A/B)が、0.05〜0.9の範囲内であるものであり、0.1〜0.5の範囲内であることが好ましい。質量比(A/B)を0.05〜0.9の範囲内とすることにより、化合物Aのホスファゼン骨格と、化合物Bとが形成する保護層3を構成する炭素原子への結合が強められ、保護層3と潤滑剤層4とが十分に高い結合力で結合されたものとなる。また、質量比(A/B)を0.1〜0.5の範囲内とした場合、保護層3と潤滑剤層4との結合力がさらに高いものとなるため、汚染物質を生成させる環境物質が潤滑剤層4の隙間から侵入することをより効果的に防止できる。
潤滑剤層4の平均膜厚は、0.8nm(8Å)〜2nm(20Å)の範囲内とされており、1nm〜1.9nmの範囲内であることが好ましい。
潤滑剤層4の平均膜厚を0.8nm以上とすることにより、アイランド状または網目状とならず均一の膜厚で、保護層3の表面を高い被覆率で被覆できる。
また、潤滑剤層4の平均膜厚を2nm以下とすることにより、磁気ヘッドの浮上量を十分小さくして、磁気記録媒体11の記録密度を高くすることができる。
また、化合物Bのみを用いて形成した平均膜厚が2nm以下の膜も、アイランド状または網目状となり、保護層3の表面を十分に高い被覆率で被覆することはできない。
このような潤滑材層4の隙間からの環境物質の侵入に起因する問題は、磁気記録媒体11を高温条件下に保持した場合、より顕著に現れる。
このような潤滑剤層4を形成するには、例えば、非磁性基板1上に保護層3までの各層の形成された製造途中の磁気記録媒体を用意し、製造途中の磁気記録媒体の保護層3上に潤滑剤層形成用溶液を塗布することにより形成する。
潤滑剤層形成用溶液は、化合物Bに対する化合物Aの質量比(A/B)が、0.05〜0.9の範囲内となるように、化合物Aと化合物Bとを混合し、溶媒で希釈して塗布方法に適した粘度および濃度とすることにより得られる。
ディップ法を用いる場合、例えば、ディップコート装置の浸漬槽に入れられた潤滑剤層形成用溶液中に、保護層3までの各層が形成された非磁性基板1を浸漬し、その後、浸漬槽から非磁性基板1を所定の速度で引き上げることにより、潤滑剤層形成用溶液を非磁性基板1の保護層3上の表面に塗布する方法を用いることができる。ディップ法を用いることで、潤滑剤層形成用溶液を非磁性基板1の保護層3上の表面に均一に塗布することができ、保護層3上に均一な膜厚の潤滑剤層4を形成できる。
次に、本発明の実施形態である磁気記録再生装置の一例について説明する。図2は、本発明の実施形態である磁気記録再生装置の一例を示す斜視図である。
本発明の実施形態である磁気記録再生装置101は、図1に示す本発明の実施形態である磁気記録媒体11と、磁気記録媒体11を記録方向に駆動する媒体駆動部123と、記録部と再生部からなる磁気ヘッド124と、磁気ヘッド124を磁気記録媒体11に対して相対運動させるヘッド移動部126と、磁気ヘッド124からの記録再生信号の処理を行う記録再生信号処理部128とを具備したものである。
また、磁気ヘッド124の浮上量を0.005μm(5nm)〜0.020μm(20nm)と従来用いられているより低い高さで浮上させた場合には、出力が向上して高いSNRが得られ、大容量で高信頼性の磁気記録再生装置とすることができる。
(実施例1〜30、比較例1〜10)
洗浄済みのガラス基板(HOYA社製、外形2.5インチ)を、DCマグネトロンスパッタ装置(アネルバ社製C−3040)の成膜チャンバ内に収容して、到達真空度1×10−5Paとなるまで成膜チャンバ内を排気した。
次いで、スパッタリング法により密着層の上に軟磁性下地層として、Co−20Fe−5Zr−5Ta{Fe含有量20原子%、Zr含有量5原子%、Ta含有量5原子%、残部Co}のターゲットを用いて100℃以下の基板温度で、層厚25nmの第1軟磁性層を成膜し、その上に層厚0.7nmのRuからなる中間層と、層厚25nmのCo−20Fe−5Zr−5Taからなる第2軟磁性層とを成膜した。
その後、シード層の上に、スパッタリング法により第1の配向制御層として、スパッタ圧力を0.8Paとして層厚10nmのRu層を成膜した。次に、第1の配向制御層上に、スパッタリング法により第2の配向制御層として、スパッタ圧力を1.5Paとして層厚10nmのRu層を成膜した。
その後、非磁性層の上に、スパッタリング法により92(Co11Cr18Pt)−5(SiO2)−3(TiO2){Cr含有量11原子%、Pt含有量18原子%、残部Coの合金を92mol%、SiO2からなる酸化物を5mol%、TiO2からなる酸化物を3mol%}からなる第2磁性層を、スパッタ圧力を2Paとして層厚6nmで成膜した。
次いで、非磁性層の上に、スパッタリング法によりCo−20Cr−14Pt−3B{Cr含有量20原子%、Pt含有量14原子%、B含有量3原子%、残部Co}からなるターゲットを用いて、スパッタ圧力を0.6Paとして第3磁性層を層厚7nmで成膜した。
次に、CVD法により炭素からなる層厚3nmの保護層を成膜した。
化合物Aとして、表1に示すように、A20H−2000(商品名:松村石油研究所(MORESCO)社製)(表1においては「A20H」と略記する。)またはADOH−2000(商品名:Moresco社製)(表1においては「ADOH」と略記する。)を用いた。
また、化合物Bとして、Morsco社製のD4OH(製品名)、旭硝子社製のQA−40(製品名)、旭硝子社製のQG−40(製品名)のいずれかを用いた。
また、化合物Aのみからなる比較例1〜比較例2の潤滑剤層形成用溶液と、化合物Bのみからなる比較例3〜比較例5の潤滑剤層形成用溶液とを調整した。
また、化合物Bに対する化合物Aの質量比(A/B)が0.04、0.03、1.0、1.5、0.4となるように、化合物Aと化合物Bとを混合して、比較例6〜比較例10の潤滑剤層形成用溶液を調整した。
すなわち、ディップコート装置の浸漬槽に入れられた潤滑剤層形成用溶液中に、保護層までの各層が形成された非磁性基板を浸漬し、その後、浸漬槽から非磁性基板を一定の速度で引き上げることにより、潤滑剤層形成用溶液を非磁性基板の保護層上の表面に塗布した。
このようにして得られた磁気記録媒体の化合物Bに対する化合物Aの質量比(A/B)および潤滑剤層の平均膜厚を表1に示す。
実施例1〜30および比較例1〜10の磁気記録媒体の耐環境性を以下に示す方法により評価した。以下に示す耐環境性の評価は、高温環境下において汚染物質を生成させる環境物質による磁気記録媒体の汚染を調べる評価手法の一つである。以下に示す耐環境性の評価では、高温環境下における汚染物質を生成させる環境物質としてSiイオンを用い、環境物質によって生成された磁気記録媒体を汚染する汚染物質の量としてSi吸着量を測定した。
次に、磁気記録媒体の表面に存在するSi吸着量をtof−SIMS(time of
flight−Secondary Ion Mass Spectrometry)を用いて分析測定して、高温環境下における環境物質であるSiイオンによる汚染の程度をSi吸着量として評価した。
Claims (7)
- 非磁性基板上に、少なくとも磁性層と保護層と潤滑剤層とをこの順序で有する磁気記録媒体であって、
前記保護層が、炭素または炭化ケイ素からなり、
前記潤滑剤層が前記保護層上に接して形成されたものであって、下記一般式(1)に示す化合物Aと、化合物Bとを含み、
前記化合物Bが、下記一般式(2)に示す化合物B1、下記一般式(3)に示す化合物B2、下記一般式(4)に示す化合物B3、下記一般式(5)に示す化合物B4から選ばれるいずれか1つであり、
前記化合物Bに対する前記化合物Aの質量比(A/B)が、0.05〜0.9の範囲内であり、
前記潤滑剤層の平均膜厚が0.8nm〜2nmであることを特徴とする磁気記録媒体。
- 上記一般式(1)におけるxが5であり、R1がCF3であり、R2が、−OCH2CF2O(CF2CF2O)t(CF2O)uCF2CH2OH(tは10.5,uは10.1)であることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
- 上記一般式(1)におけるxが5であり、R1がCF3であり、R2が、−OCH2CF2O(CF2CF2O)p(CF2O)qCF2CH2OCH2CH(OH)CH2OH(pは10.7,qは10.4)であることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
- 上記一般式(1)における、xが4であり、R1がCF3であり、R2が−CH(OH)CH2OH末端基を有する置換基であることを特徴とする請求項1に記載の磁気記録媒体。
- 前記化合物Bが、上記一般式(2)に示す化合物B1または上記一般式(4)に示す化合物B3であって、前記化合物Bの平均分子量が1000〜8000の範囲内であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
- 前記化合物Bが、上記一般式(3)に示す化合物B2または上記一般式(5)に示す化合物B4であって、前記化合物Bの平均分子量が1000〜5000の範囲内であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の磁気記録媒体。
- 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の磁気記録媒体と、
前記磁気記録媒体を記録方向に駆動する媒体駆動部と、
前記磁気記録媒体に情報の記録再生を行う磁気ヘッドと、
前記磁気ヘッドを前記磁気記録媒体に対して相対運動させるヘッド移動部と、
前記磁気ヘッドからの記録再生信号の処理を行う記録再生信号処理部と、
を具備することを特徴とする磁気記録再生装置。
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