JPH05128501A - 磁気デイスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ヘッドの浮上安定性を向上せしめ、ＣＳ
Ｓ作動時に磁気ディスクや磁気ヘッドの損傷を阻止し、
磁気ヘッドの磁気ディスクへの吸着を防止して、その耐
久性を向上せしめた磁気ディスクを提供する。 【構成】 円盤状の非磁性基板上に、直接に若しくは下
地層を介して、強磁性金属薄膜からなる磁気記録層が形
成されてなる磁気ディスクにおいて、かかる非磁性基板
が粗面化された表面を有すると共に、該非磁性基板の半
径方向の表面粗さを示すＲｔｍ（径）とＲｐｍ（径）と
が、次式： ２≦Ｒｔｍ（径）／Ｒｐｍ（径）≦２．５ ２００Å≦Ｒｔｍ（径）≦６００Å を満足し、且つ該非磁性基板の周方向の表面の粗さピッ
チを示すＳｍ（周）が、５μm 〜１２μm である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、強磁性金属薄膜層を磁気記録層
とする磁気ディスクに関し、更に詳しくは、突起の少な
い特定の表面性状を有する基板を用いた、耐久性や吸着
特性に優れた磁気ディスクに関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、コンピュータ等のデータの外部
記憶装置として、ハードディスクドライブ装置が使用さ
れてきている。そして、このハードディスクドライブ装
置における磁気記録媒体としての磁気ディスクには、そ
の基板として、高純度アルミニウム基板、セラミック基
板、ガラス基板、プラスチック基板等の非磁性基板が用
いられている。また、このような基板には、強磁性金属
薄膜からなる磁気記録層が、直接に若しくは所定の下地
層を介して形成され、以て目的とする磁気ディスクとさ
れている。例えば、高純度アルミニウム基板は、一般
に、その表面をアルマイト処理した後、鏡面仕上げした
り、或いは無電解Ｎｉ−Ｐメッキ処理した後、鏡面仕上
げする等の処理が施された後、その上に所定の磁気記録
層が形成されて、磁気ディスクとされているのである。

【０００３】ところで、このような基板から得られる磁
気ディスクを使用したハードディスクドライブ装置にお
いては、磁気ヘッドの浮動スライダを軽荷重で常時磁気
ディスク面に接触させ、記録・再生時（作動時）には浮
上せしめるコンタクト・スタート・ストップ（ＣＳＳ）
方式が採用され、磁気ヘッドと磁気ディスクが微小空気
層を介して摺動させられることとなるところから、ディ
スク表面の潤滑性や耐久性、更には磁気ヘッドが磁気デ
ィスク表面にコンタクトした時のヘッド・ディスク間の
吸着特性の改善のために、（ａ）磁気ディスク基板表面
を粗面化する、（ｂ）磁性薄膜、保護膜を形成した後、
ディスク表面を潤滑剤で被覆する等の対策がとられてい
る。

【０００４】そして、そのうち、ディスク基板の基板面
または基板面上に設けられた下地層の表面を粗面化する
手法（ａ）にあっては、一般に、ポリエステルフィルム
上にアルミナ粉を塗布した研磨テープや、アルミナ粉、
ダイヤモンド粉等を油性或いは水性溶媒中に分散させた
研磨液を用いて、基板の円周方向に略同心円状の基板粗
面化加工、所謂テクスチャ加工を施すことが提案されて
いる。

【０００５】しかしながら、上述の如きテクスチャ加工
においては、それによって実現される粗さに制限を与え
ず、また表面の微小突起の発生についての考慮なしに基
板表面を研磨して粗面化すると、テクスチャ加工時に局
所的にささくれ、突起が出現する場合があり、それが磁
気ディスクとした後においても基板表面に存在して、磁
気ヘッドがそのような突起に当たり、浮上安定性の劣
化、ヘッドの破損、またディスクの耐久性の低下を惹き
起こす問題を内在している。また、浮上安定性の劣化に
伴い、信号品質の低下を招き、ＳＮＲの低下やエラーカ
ウント数の増加が惹起される場合もあった。

【０００６】また、かかる突起やささくれの発生を抑え
るために、表面凸部を平坦化したりすると、磁気ディス
クドライブ中において、磁気ディスク上に磁気ヘッドが
静止している時に、磁気ヘッドが磁気ディスクに吸着す
るという現象が発生し、その場合、それらを相対的に無
理に回転させると、それら磁気ヘッド、磁気ディスクに
損傷を与えてしまう問題があった。

【０００７】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き従来
の問題を悉く解消して、磁気ヘッドの浮上安定性を向上
せしめ、ＣＳＳ作動時に磁気ディスクや磁気ヘッドの損
傷を阻止し、磁気ヘッドの磁気ディスクへの吸着を防止
して、その耐久性を向上せしめた磁気ディスクを提供す
ることを、その課題とするものである。

【０００８】

【解決手段】そして、本発明者等は、上記の課題を解決
するためには、基板表面の粗さの大きさや表面の性状
（平坦度とピッチ）が重要なパラメータであることを、
実験を通じて見い出し、本発明を完成するに至ったので
ある。

【０００９】すなわち、本発明は、円盤状の非磁性基板
上に、直接に若しくは下地層を介して、強磁性金属薄膜
からなる磁気記録層が形成されてなる磁気ディスクにお
いて、かかる非磁性基板が粗面化された表面を有すると
共に、該非磁性基板の半径方向の表面粗さを示すＲｔｍ
（径）とＲｐｍ（径）とが、次式： ２≦Ｒｔｍ（径）／Ｒｐｍ（径）≦２．５ ２００Å≦Ｒｔｍ（径）≦６００Å を満足し、且つ該非磁性基板の周方向の表面の粗さピッ
チを示すＳｍ（周）が、５μm 〜１２μm であることを
特徴とする磁気ディスクを、その要旨とするものであ
り、これによって上記した課題を有利に解決し得たので
ある。

【００１０】

【具体的構成・作用】要するに、本発明者等による検討
の結果、磁気ディスクを与える非磁性基板の半径方向の
表面粗さを示すＲｔｍ（径）が減少すると、磁気ヘッド
が磁気ディスクに吸着し易くなり、そのため、かかるＲ
ｔｍ（径）を２００Å以上にしておくことが必要となる
一方、Ｒｔｍ（径）が６００Åを越えると、ＣＳＳ特性
が劣化して、磁気ディスクに損傷が発生したり、摩擦係
数が過度に大きくなってしまうことが明らかとなったの
である。

【００１１】また、Ｒｔｍ（径）／Ｒｐｍ（径）につい
ては、その値が２．５より大きくなると、基板の粗面凸
部頂上部分が平坦となり、磁気ヘッドが磁気ディスクに
吸着されてしまう問題を生じる一方、その値が２よりも
小さくなると、ＣＳＳ特性が悪化して、磁気ディスクに
損傷が発生してしまう問題があることが明らかとなった
のである。

【００１２】さらに、非磁性基板の周方向の表面の粗さ
ピッチを示すＳｍ（周）に関し、その値が１２μm より
も大きくなると、基板の円周方向に平坦度が増加して、
吸着し易くなってしまう問題があり、一方、その値が５
μm よりも小さくなると、基板粗面に突起が増加し、Ｃ
ＳＳ特性が劣化して、磁気ディスクに損傷が発生した
り、摩擦係数が過度に大きくなってしまう問題を生じる
ことが明らかとなったのである。

【００１３】このため、本発明に従う磁気ディスクは、
それを構成する非磁性基板の表面粗さを前述の如き範囲
内に規定することによって、形成されるものであって、
これにより、基板表面、ひいてはディスク表面の突起の
発生が抑えられた状態で、粗さの山頂部が平坦化し過ぎ
て、磁気ディスクと磁気ヘッドとが吸着するという現象
を効果的に阻止することが出来ることとなったのであ
る。

【００１４】ところで、本発明における非磁性基板の半
径方向の表面粗さを示す一つの尺度であるＲｔｍ（径）
とは、図１に示されるように、基準長さ：Ｌ内の最高山
頂から最深谷底までの高さ：Ｒｍａｘの適数個（一般に
は５つ）の連続する基準長さでの各値の平均値であり、
また非磁性基板の半径方向の表面粗さを示す他の一つの
尺度であるＲｐｍ（径）は、図２に示されるように、基
準長さ：Ｌ内に存在する最高山頂の粗面の凹凸の平均線
から上の部分の最大高さ：Ｒｐの適数個（一般には５
つ）の連続する基準長さで決定された各Ｒｐの平均値で
あると定義されるものである。

【００１５】なお、上記の基準長さ：Ｌは、図１及び図
２に示されるＲｔｍ（径）、Ｒｐｍ（径）の粗さ算出模
式図にある通り、粗さを算出するためのデータを取り込
む範囲を決めているものであり、連続する基準長さを幾
つにするかは、データサンプリング方法によって異なる
ため、それらＲｔｍ（径）やＲｐｍ（径）が、一般的な
５つの連続する基準長さでの各値の平均値に限定される
ものではないことが理解されるべきである。

【００１６】さらに、非磁性基板の周方向の表面の粗さ
ピッチを示すＳｍ（周）とは、図３に示されるように、
一つの基準長さ：Ｌで算定された粗面の凹凸の平均線上
での粗さ曲線一周期分の間隔の平均値である。

【００１７】また、本発明においては、基板の粗面の凸
部頂上部分の平坦度を評価する指標として、Ｒｔｍ
（径）／Ｒｐｍ（径）を採用しているが、図４における
（ａ）から明らかなように、同一ピッチの鋸刃状の断面
を有する粗面を考えた場合、上記したＲｔｍとＲｐｍの
定義から、Ｒｔｍ／Ｒｐｍ＝２となるのであり、そして
図４の（ａ）の状態から、その凸部頂上部分が平坦とな
ると、図４における（ｂ）から明らかなように、Ｒｔｍ
／Ｒｐｍ＞２となるのであり、更にその平坦度が増す
と、Ｒｔｍ／Ｒｐｍの値は増加するようになるのであ
る。

【００１８】ところで、図５には、本発明に従う磁気デ
ィスクの一例に係るものの切断面の一部を示す模式図が
示されているが、そこにおいて、２は、円盤状を呈する
非磁性基板であって、例えばアルミニウム板、アルミニ
ウム合金板、セラミック板、硬質プラスチック板等の公
知の材質の円盤状の基材２ａと、その上に形成された硬
化処理層２ｂとから構成されている。なお、かかる硬化
処理層２ｂは、後の粗面化処理を有効に行ない、目的と
する表面性状を有利に実現するためのものであって、例
えば無電解メッキにより、Ｎｉ−Ｐ合金層やＮｉ−Ｃｕ
−Ｐ合金層を基材２ａ表面に設けて、その表面を硬化処
理したものである。なお、このような硬化処理層２ｂ
は、公知の手法に従って適宜に形成されるものであっ
て、前述の如きメッキ層に代えてアルマイト処理層等の
公知の硬化層を設けることが出来る。そして、このＮｉ
−Ｐメッキ層等の硬化処理層２ｂを基材２ａ上に設けて
なる基板２には、従来と同様にして、ラップ加工やポリ
ッシュ加工が施され、その表面粗さ：Ｒｍａｘ（基準長
さ内の最高山頂から最深谷底までの高さ）が、通常、３
００Å以下となるように鏡面加工が実施されるのであ
る。

【００１９】次いで、このようにして得られた基板２に
対して、その表面の粗面化がテクスチャ加工によって行
なわれるが、その際、基板の半径方向の表面粗さを示す
Ｒｔｍ（径）とＲｐｍ（径）及び基板の周方向の表面の
粗さピッチを示すＳｍ（周）が前述した範囲内の値とな
るように、基板表面の粗面化が実施されるのである。具
体的には、例えば、ポリエステルベースフィルム上にア
ルミナ砥粒を結着させた研磨テープを用い、それを一定
の力で基板２の表面に、換言すれば硬化処理層２ｂの表
面に押し付け、その押し付け力を０．５〜２．５kg程
度、ディスク回転数を７５〜２００ｒｐｍ程度、加工時
間を３０〜１８０秒程度として、テクスチャ加工するこ
とにより、実施されるものである。

【００２０】そして、このようにして形成された前記Ｒ
ｔｍ（径）、Ｒｐｍ（径）及びＳｍ（周）の条件を満足
する表面性状を有する基板２には、所定の強磁性金属薄
膜からなる磁気記録層４が、その粗面化された表面上に
形成される。なお、かかる磁気記録層４は、γ−Ｆｅ₂
Ｏ₃ からなるスパッタ膜、Ｃｏ系、ＣｏＮｉ系、ＣｏＰ
ｔ系、ＣｏＣｒＴａ系、Ｆｅ系のスパッタ膜或いは蒸着
膜、メッキ膜等の公知の強磁性金属薄膜にて構成される
ものである。また、かかる磁気記録層４の形成に先立っ
て、その下地層として、磁気特性を調整する等のため
に、Ｃｒ層、Ｃｒ合金層等を設けることも可能である。

【００２１】さらに、かかる磁気記録層４の上には、従
来と同様に、カーボン膜の如き保護層６が形成され、更
にその上にフロロカーボン系潤滑剤を塗布したりするこ
と等により形成される潤滑層８が順次形成され、以て目
的とする磁気ディスクとされることとなる。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明の代表的な実施例を示し、本
発明を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明
が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも
受けるものでないことは言うまでもないところである。

【００２３】また、本発明には、以下の実施例の他に
も、更には上記の具体的記述以外にも、本発明の趣旨を
逸脱しない限りにおいて、当業者の知識に基づいて種々
なる変更、修正、改良等を加え得るものであることが理
解されるべきである。

【００２４】先ず、直径：３．５インチのアルミニウム
−マグネシウム合金円板２ａを用いて、その円板上に、
公知の無電解メッキ手法にて、Ｎｉ−Ｐ合金層２ｂを形
成せしめた。次いで、このＮｉ−Ｐメッキしてなる基板
２に対して、ラップ加工及びポリッシュ加工を施して、
表面粗さ：Ｒｍａｘ（基準長さ内の最高山頂から最深谷
底までの高さ）が３００Å以下の表面精度を有する直
径：３．５インチの基板を複数枚作製した。

【００２５】そして、このようにして得られた基板２の
表面に対して、ポリエステルベースフィルム上に平均粒
径：２μm のアルミナ砥粒を結着させた研磨テープを用
いて、下記表１の加工条件下に、テクスチャ加工を施し
た。このテクスチャ加工に際し、ロール押力を変えるこ
とにより、ディスク半径方向の粗さを制御し、研磨テー
プをディスクの半径方向に周期的に揺動する回数（ロー
ル揺動回数）に対し、加工時のディスク回転数を変化さ
せることで、ディスク円周方向の粗さを制御した。

【００２６】

【表１】表 １ ロール押力 ： ０．５〜２．５kg ディスク回転数： ７５〜２００ｒｐｍ 加工時間 ： ３０〜１８０ｓｅｃ ロール揺動回数： １７０回／ｍｉｎ 揺動幅 ： ３mm

【００２７】かかるテクスチャ加工によって製造された
各種の基板の表面粗さを測定して、その結果を下記表２
に示す。なお、ここで、Ｒｔｍ（径）及びＲｐｍ（径）
は、何れも、図１及び図２に示されるように、５つの連
続する基準長さでの各値の平均値として示されている。
また、基板の表面粗さの測定は、先端の形状が２．５μ
m ×２．５μm のダイヤモンドからなるスタイラスを基
板表面に約２mgの荷重で押し付け、約０．５mmの範囲で
移動させた場合のスタイラスの振動より、表面の形状を
アナログ信号としてコンピュータに入力し、基板表面の
表面粗さを算出することにより、行なった。

【００２８】

【表２】

【００２９】次いで、これら各種の基板上にＤＣマグネ
トロンスパッタリング法により、基板温度：３００℃、
Ａｒガス圧：１０ｍＴｏｒｒ、ＤＣ投入電力：５Ｗ／cm
² の条件下に、Ｃｒを５００Åの厚さに成膜して下地膜
とした後、かかる下地膜上に、更に、基板とスパッタ用
ターゲットの間に１５０Ｖの負バイアス電圧を加えて、
ＣｏＣｒＴａ磁気記録媒体４を３００Åの厚さにて成膜
した。その後、そのような磁気記録媒体４上に、上記の
Ｃｒ下地膜の成膜と同様な条件下にて、カーボン保護膜
６を形成し、更にその上にスピンコート法にて潤滑剤を
約２０Åの厚さで塗布して潤滑層８を形成し、目的とす
る各種の磁気ディスクを作製した。

【００３０】かくして得られた各種の磁気ディスクにつ
いて、摩擦係数を測定した。即ち、磁気ディスクを駆動
モータによって１ｒｐｍで回転出来る状態にして、その
磁気ディスク上にスライダ材質がＡｌ₂ Ｏ₃ ・ＴｉＣの
磁気ヘッドを設置し、磁気ディスクを１ｒｐｍで回転し
た時に、磁気ディスクと磁気ヘッドとの間の摩擦により
生じる力を測定して、磁気ディスクが静止状態から回転
状態に移った直後の最大摩擦係数（静止摩擦係数μ_s と
呼ぶ）と、１ｒｐｍで磁気ディスクを回転した時のディ
スク１周に亘る摩擦係数の平均値（動摩擦係数：μ_k と
呼ぶ）を求めた。なお、磁気ヘッドの荷重は７．２ｇｆ
とした。

【００３１】また、磁気ヘッドが磁気ディスク上で浮上
・静止を繰り返すＣＳＳ試験を行ない、ＣＳＳサイク
ル：２００００回後の静止摩擦係数を測定した。なお、
かかるＣＳＳ試験で、回転数：３６００ｒｐｍ、ＣＳＳ
サイクル：２００００回、サイクルタイム：３０秒、試
験半径：２０mm、試験環境：２３℃、４０％ＲＨ、クリ
ーン度＜１００なる条件が採用された。

【００３２】さらに、磁気ヘッドを磁気ディスク上に接
触させ、３０℃、８０％ＲＨの環境下に結露しないよう
にして、４８時間放置した後の静止摩擦係数（吸着係数
と呼ぶ）を測定した。それぞれの試料（磁気ディスク）
についての測定結果を、下記表３に示す。

【００３３】

【表３】

【００３４】かかる表３の結果から明らかなように、本
発明に係る試料Ｎｏ．１〜８の磁気ディスクにあって
は、何れも、静止摩擦係数（μ_s ）は０．３７以下とな
っており、且つ動摩擦係数（μ_k ）も０．２９以下とな
っている。一方、比較例である試料Ｎｏ．９〜１４にお
いては、何れも、Ｒｔｍ（径）／Ｒｐｍ（径）＞２．５
となっており、特に、Ｓｍ（周）＝１５．４μm の試料
Ｎｏ．１４では、μ_s ，μ_k 共、０．７０以上となり、
大きな摩擦係数を有するものとなっている。また、ＣＳ
Ｓ２００００回後の静止摩擦係数を見ると、試料Ｎｏ．
１〜８では０．５３以下となっているが、試料Ｎｏ．９
〜１５のものでは０．７５を越えており、特に、試料Ｎ
ｏ．１２，１４及び１５ではディスクに損傷が発生して
おり、クラッシュ状態になっていた。

【００３５】また、吸着係数については、本発明に従う
試料Ｎｏ．１〜８は０．６３以下となって、吸着係数は
低くなっているが、比較例である試料Ｎｏ．９〜１５で
は、そのうちの試料Ｎｏ．１２及び１５の０．４３，
０．４１を除き、何れも０．６３以上となっており、吸
着し易いことが認められる。

【００３６】Ｒｔｍ（径）と吸着係数との関係を図６に
示すが、この図から明らかなように、吸着係数はＲｔｍ
（径）が減少すると上昇しており、Ｒｔｍ（径）を２０
０Å以上にしておくことが必要なことが分かる。そし
て、Ｒｔｍ（径）が６００Åを越えると、表２及び表３
の試料Ｎｏ．１２に示されるように、ＣＳＳ特性が劣化
し、ディスクに損傷が発生したり、ＣＳＳ２００００回
後の静止摩擦係数が上昇してしまう問題が発生するので
ある。

【００３７】また、同様に、Ｒｔｍ（径）／Ｒｐｍ
（径）と吸着係数との関係を図７に示すが、それから明
らかなように、ばらつきは大きいものの、Ｒｔｍ（径）
／Ｒｐｍ（径）の値が上昇すると、つまり基板の粗面凸
部頂上部分の平坦度が増加すると、吸着係数は増大する
ことが分かる。吸着係数の大きさから、Ｒｔｍ（径）／
Ｒｐｍ（径）の値は２．５以下が望ましいことが分か
る。また、Ｒｔｍ（径）／Ｒｐｍ（径）の値が２よりも
小さくなると、試料Ｎｏ．１５の結果より、ＣＳＳ特性
が劣化し、ディスクに損傷が発生するようになるのであ
る。

【００３８】さらに、Ｓｍ（周）と吸着係数との関係を
見ると、図８の如くなり、Ｓｍ（周）が大きくなると、
つまり円周方向に平坦度が増加した場合には吸着係数は
増大し、その吸着係数の大きさからＳｍ（周）は１２μ
m 以下が望ましいことが分かる。一方、試料Ｎｏ．１３
の結果から明らかなように、Ｓｍ（周）が５μm よりも
小さくなると、基板粗面に突起が増加し、ＣＳＳ特性が
劣化し、ＣＳＳ２００００後の静止摩擦係数が大きくな
ったり、ディスクに損傷が発生し易くなるのである。

【００３９】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に従う磁気ディスクは、Ｒｔｍ（径）が２００Å〜６０
０Å、Ｒｔｍ（径）／Ｒｐｍ（径）が２〜２．５、Ｓｍ
（周）が５μm 〜１２μm である表面性状の粗面化され
た非磁性基板を用いて構成されるものであるところか
ら、粗面凸部頂上部分が平坦化し過ぎて、磁気ディスク
と磁気ヘッドとが吸着するという現象を効果的に防ぐこ
とが出来、またコンタクト・スタート・ストップ時に磁
気ヘッドのスライダが磁気ディスク面に当たり、磁気ヘ
ッドや磁気ディスクが損傷したりするクラッシュ状態に
なることを防止することが出来、以て磁気ヘッドや磁気
ディスクの耐久性が効果的に向上せしめられ得て、その
長寿命化が達成され得るのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｒｔｍを算出するための説明図である。

【図２】Ｒｐｍを算出するための説明図である。

【図３】Ｓｍを算出するための説明図である。

【図４】粗面化された基板表面の断面を示す模式図であ
る。

【図５】本発明の一実施例に係る磁気ディスクの切断面
の一部を示す説明図である。

【図６】実施例におけるＲｔｍ（径）と吸着係数の関係
を示すグラフである。

【図７】実施例におけるＲｔｍ（径）／Ｒｐｍ（径）と
吸着係数の関係を示すグラフである。

【図８】実施例におけるＳｍ（周）と吸着係数の関係を
示すグラフである。

【符号の説明】

２ 基板 ２ａ 基材 ２ｂ 硬化処理層 ４ 磁気記録層 ６ 保護層 ８ 潤滑層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 賢治 東京都港区新橋五丁目11番３号 住友軽金 属工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円盤状の非磁性基板上に、直接に若しく
   は下地層を介して、強磁性金属薄膜からなる磁気記録層
   が形成されてなる磁気ディスクにおいて、 かかる非磁性基板が粗面化された表面を有すると共に、
   該非磁性基板の半径方向の表面粗さを示すＲｔｍ（径）
   とＲｐｍ（径）とが、次式： ２≦Ｒｔｍ（径）／Ｒｐｍ（径）≦２．５ ２００Å≦Ｒｔｍ（径）≦６００Å を満足し、且つ該非磁性基板の周方向の表面の粗さピッ
   チを示すＳｍ（周）が、５μm 〜１２μm であることを
   特徴とする磁気ディスク。