JPH07153067A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己組織性単分子膜の潤滑層を有し、長期に
わたって潤滑性、耐摩耗性に優れた磁気記録媒体を提供
する。 【構成】 潤滑剤分子である長鎖有機硫黄化合物が、凝
集やスピンオフ等を引き起こさない充分な強さの相互作
用で、磁気媒体表面に形成した金属薄膜上に自己組織的
に配向性よく固定され、単分子膜程度の薄い膜厚で非常
に優れた潤滑性、耐摩耗性を有し、耐久性に優れた潤滑
層を備えた磁気記録媒体。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高速で摺動する固体接
触界面において薄膜で潤滑機能を発現する潤滑層を備え
た情報産業等で利用される高記録密度の磁気記録媒体に
おける潤滑システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】情報産業等で利用される高記録密度の磁
気記録媒体の代表的な例である薄膜型磁気記録媒体は、
通常、磁性金属もしくはそれらの合金をメッキ、蒸着ま
たはスパッタリング法等によって非磁性基板上に披着し
て製造される。実際の使用時においては磁気ヘッドと磁
気記録媒体とが高速で接触摺動する。この結果、磁気記
録媒体は摩耗損傷を受けたり、磁気特性の劣化を起こし
たりする。

【０００３】このような欠点を解決する方法として、磁
性層上に保護膜や潤滑層を設けることによって接触摺動
の際の静／動摩擦を極力低減させて、耐摩耗性を上げる
ことが提案されている。保護膜としては、炭素質膜、酸
化物膜、窒化物膜及びホウ化物膜等が利用される。潤滑
剤としては液体潤滑剤と固体潤滑剤が使用され、一般的
には液体潤滑剤であるパーフルオロポリエーテル化合物
がディスク表面に塗布されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】磁気記録媒体は、その
使用時においてディスク媒体が停止状態から急速に回転
加速され、これに伴い、浮上ヘッドスライダに浮力が与
えられてヘッドは浮上する。使用後に電源が切断される
とディスク媒体を回転させているモータが停止し、ヘッ
ドと媒体が高速で接触を起こして摺動する。

【０００５】ところが、近年、面記録密度を高めるため
に、ヘッドの低浮上化とディスク回転速度の高速化が求
められており、媒体基板はより平滑になる方向にある。
動摩擦係数を低減するために液体潤滑膜を設けることは
非常に有効であるが、液体潤滑膜を厚くしていくと、ヘ
ッドとディスクとの間に液体潤滑剤の表面張力によるメ
ニスカスが形成されて、吸着現象(sticking)が生じるこ
とが知られている。このため静摩擦係数が増加し、往々
にしてヘッドがディスクに張り付いたまま動作不能とな
ることが指摘されている。ヘッドの飛行高さを低下させ
るために基板を平滑にするに従い、液体潤滑剤ではこの
吸着現象が非常に発生し易くなるという深刻な欠点があ
り、また吸着を防ぐために膜厚を減ずると充分な耐久性
が得られなくなるという問題がある。これらの現象を回
避するためにはメニスカスを作らない固体の潤滑剤が望
まれ、以前から高級脂肪酸やその金属塩等が提案されて
いる。

【０００６】しかしながら、高級脂肪酸やその金属塩等
の固体潤滑剤は、常温で固体状態が安定相であるため、
ディスク上に塗布した場合に塗膜の一部が結晶化して凝
集し易いという問題があった。特に、基板が平滑化する
と凝集の傾向は著しい。凝集の発生は被膜厚みが不均一
になり、ヘッドとディスクが直接接触する可能性を高め
ると共に、ヘッド汚れの原因や、ヘッドの飛行不安定化
の原因となる恐れがある。固体潤滑剤の凝集を防ぎ、ま
たスピンオフを抑えるためには、潤滑剤分子を基板と有
効に結合させ、なるべく均一に固着する必要がある。

【０００７】潤滑層分子を基板に固着する方策として
は、ＬＢ法を用いて単分子膜とした長鎖アルキル基をシ
ロキサン結合等によって固定化する方法が提案されてい
る（特開平２−１０３７２１号、特開平２−１０３７２
２号）。ＬＢ法は配向性のよい単分子膜を作製するのに
優れた方法として知られているが、実際の工程としては
繁雑であって、再現性に劣ることはよく指摘される通り
である。また、生産性が、著しく低いのが実情であっ
て、ＬＢ法を必要とする工程を工業的な規模で用いるこ
とは現在極めて困難である。

【０００８】本発明の目的は、長期の使用にあたって潤
滑剤分子がスピンオフしたり凝集することなく、潤滑性
に優れた潤滑膜を備えた磁気記録媒体を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の上記目的は、磁
性層上に形成した下地金属層上に、長鎖有機硫黄化合物
を潤滑剤分子として用いて、単分子膜程度の薄い膜厚の
潤滑層を形成した磁気記録媒体により達成される。本発
明によれば、潤滑剤分子である長鎖有機硫黄化合物が、
凝集やスピンオフ等を引き起こさない充分な強さの相互
作用で自己組織的に極めて配向性よくディスク表面上に
固定され、単分子膜程度の薄い膜厚の潤滑層を有する磁
気記録媒体が得られ、磁気記録媒体のデータ記録密度を
増大させることが可能になるとともに、長期にわたり信
頼性の高いディスクシステムを構築することが可能とな
る。

【００１０】以下、本発明を詳細に説明する。図１は、
本発明による磁気記録媒体の構成の１例を示すものであ
る。非磁性基板１上に磁性層２、保護膜３、下地金属層
４、潤滑層５が順次形成された磁気記録媒体において、
長鎖有機硫黄化合物が整列して結合サイトにより下地金
属層と結合し単分子膜の潤滑層５を形成している様子を
示す。

【００１１】非磁性基板としては、通常、無電解メッキ
法によりニッケル・リン層が形成されたアルミニウム合
金板またはガラス基板が用いられるが、そのほかセラミ
ックス基板、樹脂基板等を用いることもできる。磁性層
は、例えばコバルトまたはコバルト合金等であり、非磁
性基板上に必要に応じて下引層を設けたのち、無電解メ
ッキ法、スパッタリング法等により形成する。磁性層の
膜厚は磁気記録媒体として要求される特性により決定さ
れ、通常、２００〜１５００Åである。本発明におい
て、磁性層上の保護膜は必ずしも不可欠のものではな
く、磁性膜の硬度や弾性率等の物理物性を鑑みて、必要
に応じて形成される。保護膜としては炭素質膜、酸化物
膜、窒化物膜、ホウ化物膜等が用いられるが、炭素質膜
が好ましい。保護膜は、スパッタリング法、イオンプレ
ーティング法、プラズマ重合法等により形成され、膜厚
は、通常、５０〜５００Å、好ましくは１００〜３００
Åである。

【００１２】下地金属層としては、金、銀またはこれら
を含む合金が好ましく、メッキ法、蒸着法、スパッタリ
ング法等により形成される。下地金属層の膜厚は、薄す
ぎる場合には、金属膜が不均一になり島状金属粒の形態
となるおそれがあり、厚すぎる場合には、ヘッドと磁性
層の距離が大きくなってしまうので、通常、１０〜５０
０Å、好ましくは２０〜３５０Åの範囲内で選択され
る。下地金属層は前記の金属、これらを含む合金、これ
らの金属化合物を他成分と混合して、また保護膜と混合
して下地層として成膜することも可能である。

【００１３】潤滑剤分子である長鎖有機硫黄化合物は、
下地金属層上に添着する結合サイトとしてチオール基、
スルフィド基またはジスルフィド基を有するものであれ
ばよく、結合サイトに続く長鎖分子骨格は、分岐鎖状ま
たは直鎖状の飽和または不飽和の高級脂肪族炭化水素
鎖、芳香族残基やヘテロ原子を含む前記高級脂肪族炭化
水素鎖、または前記高級脂肪族炭化水素鎖の一部または
全部がポリエーテル鎖を形成している長鎖分子骨格な
ど、結合の種類によらず、潤滑作用を有するものであれ
ば選択することができる。好ましくは炭素原子数が８以
上の長鎖分子骨格であり、分子鎖の形態としては分岐鎖
状のものよりも直鎖状のものが好ましい。

【００１４】有機硫黄化合物は、硫黄原子の金等の金属
に対する強い親和性により、金属表面で自己組織的に単
分子膜を形成することが知られている（例えば、G.M.Wh
itesides et al., Science, 240, 62 (1988)）。但し、
この系において金属と硫黄との間がどのような結合形態
であるかは未だ明確とは言えないが、チオール、スルフ
ィド、ジスルフィドのいずれでも同様に配向性のよい自
己組織性単分子膜が金属表面で形成される。有機硫黄化
合物が金属表面上に形成する自己組織性単分子膜は、他
の吸着性単分子膜、例えば有機カルボン酸が金属酸化物
膜上に吸着するような系に比べて、際立って安定でかつ
配向性の極めて高いものであるので、潤滑剤分子が凝集
することなく均一で長期にわたって潤滑性に優れた磁気
記録媒体の薄膜潤滑層を成膜することが可能である。

【００１５】下地金属層上への潤滑層の成膜方法として
は、通常、浸漬法でおこなわれるが、潤滑剤溶液をテー
プ等にしみこませ下地金属層に荷重をかけて接触させて
被膜を形成する方法、パッドを下地金属層上で回転させ
ながら添着させる方法、スプレー法、ＬＢ膜法等を用い
ることができる。成膜に使用する溶液の長鎖有機硫黄化
合物の濃度は、潤滑剤の種類や、溶媒の種類により異な
るが、通常、溶液中濃度として０．１〜１．５ｇ／ｌで
用いられる。

【００１６】成膜後の潤滑層の膜厚が単分子膜以上で必
要以上に厚い場合には、形成された潤滑層のうち下地金
属層に直接付着していない余剰部分を溶媒を用いて溶解
除去してもよく、成膜に用いた溶液の溶媒と同一の溶媒
を用いて該ディスクをリンスすることが好ましい。余剰
部分の潤滑剤分子は上記処理工程によって除去される
が、形成された自己組織性単分子膜の潤滑層は媒体上に
強固に付着しており、失われることはない。

【００１７】

【実施例】以下実施例によって本発明をさらに具体的に
説明するが、本発明はその要旨を越えない限り実施例に
限定されるものではない。 実施例１ 平滑なアルミニウム合金の基板上にスパッタリング法に
よりクロム下地層１２００Å、コバルト合金の磁性層５
００Åを形成した直径３．５インチの磁気ディスクに、
スパッタリング法により金の下地金属層３００Åを形成
し、ステアリルメルカプタン（オクタデカンチオール）
を３ｍｍｏｌ／ｌの濃度で含むクロロホルム溶液（０．
８６０ｇ／ｌ）を用いて浸漬法によりディスク表面上
に、厚さ３１Åの均一な潤滑層を形成した。

【００１８】ディスク上の異なる８点（片面）において
膜厚を測定したところほぼ同一の値であり、均一である
ことを確認した。潤滑層を形成したディスクについて、
潤滑性能と凝集性の試験をおこなった。潤滑性能の試験
としては、薄膜ヘッドを用いて荷重９．５ｇｆ、摺動線
速０．３２ｍ／ｓｅｃ (半径３０ｍｍ，１００ｒｐｍ）
で連続摺動試験をおこない、連続摺動２時間後の摩擦係
数を測定した。凝集性の試験としては、温度６０℃、湿
度８０％の環境にディスクを３ヶ月間放置し、光学顕微
鏡で凝集や結晶の発生を観察した。結果を表１に示す。

【００１９】実施例２ 平滑なアルミニウム合金の基板上にスパッタリング法に
よりクロム下地層２０００Å、コバルト合金の磁性層４
００Å、および炭素保護膜３００Åを形成した直径３．
５インチの磁気ディスクに、スパッタリング法により金
の下地金属層３００Åを形成し、実施例１と同様にして
浸漬法により、ディスク表面に厚さ２５Åの均一な潤滑
層を形成した。

【００２０】潤滑層を形成したディスクについて、実施
例１と同様に潤滑性能と凝集性の試験をおこなった結果
を表１に示す。また、形成した潤滑層におけるアルキル
鎖の配向状態をＦＴＩＲ−ＲＡＳ法により解析した。ア
ルキル鎖先端のメチル基に由来するＣＨ伸縮振動が観測
され、メチレン鎖先端のＣＨ伸縮振動の強度が小さいこ
とから、アルキル鎖が基板に対して垂直に立っているこ
とが判明した。これよりディスクに形成された潤滑層の
潤滑剤分子の配向性が高いことが確認された。

【００２１】実施例３ 平滑なアルミニウム合金の基板上にスパッタリング法に
よりクロム下地層２０００Å、コバルト合金の磁性層４
００Å、および炭素保護膜３００Åを形成した直径３．
５インチの磁気ディスクに、スパッタリング法により金
の下地金属層３０Åを形成し、実施例１と同様にして浸
漬法により、ディスク表面に厚さ３０Åの均一な潤滑層
を形成した。

【００２２】潤滑層を形成したディスクについて、実施
例１と同様に潤滑性能と凝集性の試験をおこなった結果
を表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、薄膜（単分子膜の膜
厚）で優れた潤滑性、耐摩耗性を有し、しかも潤滑剤分
子が長期間凝集することのない潤滑層を備えた磁気記録
媒体が得られ、データ記録密度を増大させることが可能
になるとともに、長期にわたり信頼性の高い磁気記録媒
体を得ることができる。特にヘッドの低浮上化に対応し
た平滑な基板を用いた場合に、液体潤滑剤のように吸着
を発生させることがなく、非常に薄い膜厚で良好な潤滑
性と充分な耐久性を持つ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体の概念断面図である。

【符号の説明】

１ 非磁性基板 ２ 磁性層 ３ 保護膜 ４ 下地金属層 ５ 潤滑層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁性層上に下地金属層、長鎖有機硫黄化合
   物を含む潤滑層を順次備えたことを特徴とする磁気記録
   媒体
2. 【請求項２】磁性層と下地金属層との間に保護膜を有す
   ることを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体
3. 【請求項３】下地金属層の膜厚が１０〜５００Åである
   請求項１または２記載の磁気記録媒体
4. 【請求項４】長鎖有機硫黄化合物が、チオール、スルフ
   ィドまたはジスルフィドである請求項１記載の磁気記録
   媒体