JPH07192256A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】保護膜を薄膜化したときの耐摩耗性を向上させ
高密度高信頼性の磁気記録媒体、磁気ディスク装置を提
供する。 【構成】保護膜表面の表面粗さの突起高さＲｐを保護膜
厚より小さくした磁気記録媒体、及び磁気ディスク装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気記録媒体及び磁気記
憶装置に係り、特に回転型記録媒体である磁気ディスク
及び磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年情報量の増大にともないコンピュー
タシステムの外部記録装置としての磁気ディスク装置の
重要度はますます高まり、その記録容量に対しては常に
高密度化が要求されている。

【０００３】一般に磁気ディスク装置は磁気記録媒体に
同心円状または螺旋状に多数設けられたトラックに情報
を記録する。ここで記録密度を向上させるためトラック
内の円周方向の情報密度(線記録密度)を大きくすること
が必要となって来る。

【０００４】線記録密度は、磁気記録媒体の磁性膜の特
性(保持力、膜厚等)、ヘッド特性(周波数特性、ギャッ
プ長等）及び磁気記録媒体の磁性膜とヘッドの間のスペ
ーシング等に依存している。近年このヘッドと磁気記録
媒体の間隔（以下浮上量と称する）は急激に小さくなっ
てきており、0.1〜0.2ｕｍが通常となっている。また19
92発行のプロシーディング オブ ファースト インタ
ーナショナル ワークショップ オン マイクロトライ
ボラジ，192頁「ステイト オブ ジ アートフォー
ナノ スペーシング フライング ヘッド スライダー
メカニズムイン マグネティックレコーディング デ
ィスク ストレージ」（以下文献１という）に記載され
ているように浮上量を０としたヘッドと磁気記録媒体の
表面が接触した形で記録再生を行うタイプの磁気ディス
ク装置も存在する。

【０００５】さらに磁気記録媒体において上記文献にあ
る1992発行のプロシーディング オブ ファースト イ
ンターナショナル ワークショップ オン マイクロト
ライボラジ，87頁「ストラクチャー アンド フリクシ
ョン オブ ナノメーターシック アモルファス カー
ボン フィルム」に記載されているように媒体保護膜を
小さくする検討がなされている。また、特開昭62-10382
3号にあるように磁性膜表面の表面粗さが中心線平均粗
さＲａで20〜40Åの金属磁性膜を形成し、さらにカーボ
ン保護膜を形成することにより、走行性や耐久性を向上
しようとするものがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気記録媒体及
び磁気ディスク装置においては磁気記録媒体の摺動信頼
性や高記録密度化のために必要なヘッドの低浮上化に対
して十分な配慮がなされていない。

【０００７】一般の磁気ディスク装置は浮上量が極めて
小さいか磁気記録媒体とヘッドが直接接触するようなコ
ンタクト、ニアコンタクトの状態ではヘッドと磁気記録
媒体の摩擦によりクラッシュといわれる磁気記録媒体に
記録されたデータを再生できない破壊もしくはそれに類
した不具合を生じる。

【０００８】このようなクラッシュを引き起こさないた
めには磁気記録媒体の表面とヘッドが接触しなければよ
いのだが実際には塵埃やガスの影響によりヘッドと磁気
記録媒体は接触する。また文献１にあるようなヘッドと
磁気記録媒体がコンタクトする記録装置では接触を仮定
しなければならない。

【０００９】そこでヘッドと磁気記録媒体の接触によっ
てクラッシュを起こさないよう磁気記録媒体表面の表面
粗さについての工夫や保護膜の膜質、膜厚の工夫がなさ
れているが十分ではない。保護膜の膜厚を厚くすれば耐
摩耗性は向上し、クラッシュに至るまでの時間は伸びる
のであるが、現実的には記録密度の向上に対して不利で
あるので可能な限り薄くしたい。

【００１０】しかしながら、磁気記録媒体表面の表面粗
さが大きいと突起部分との接触頻度が大きくなり、ま
た、突起部での接触の際に発生する応力が大きくなるた
め、突起部の摩耗が激しく、その突起部の保護膜の膜厚
が薄ければ薄いほど早く保護膜がなくなり、磁性膜の摩
耗となるのでエラーの発生に繋がり、クラッシュへと至
る。

【００１１】このようにヘッドの低浮上化に伴う磁気記
録媒体とヘッドの接触を考えた場合には、磁気記録媒体
表面の表面粗さの大きさと保護膜厚との間には相反する
関係が有り、この２つの関係を最適化し、信頼性を向上
させることが重要な課題である。

【００１２】本発明の目的は、上記の課題に対し、ヘッ
ドの低浮上に伴うニアコンタクト、コンタクトの状態で
十分な信頼性を有するような磁気記録媒体の表面粗さと
保護膜厚の関係を提供し、優れた信頼性を有する磁気記
録媒体及び磁気ディスク装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係る磁気記録媒体はその保護膜表面におい
て表面粗さのＲｐで定義された突起高さを保護膜厚さよ
り小さくすることで得られる。

【００１４】また、上記磁気記録媒体において表面又は
磁性膜表面の突起高さをＲｐで１０nm以下とすることで
よりヘッドの低浮上化、コンタクト記録再生を可能とす
ることができる。

【００１５】

【作用】磁気ヘッドと磁気記録媒体の突起が接触した場
合、突起の先端から摩耗が開始して徐々に摩耗が進行
し、最終的には磁性膜に達する。この過程では初期の突
起接触時は磁気ヘッドとの接触する面積が小さいため、
大きい接触応力が発生し、摩耗の進行が速い。ある程度
摩耗が進行し、接触する面積が大きくなると接触応力が
緩和され摩耗の速度は減速する。このような状況で突起
高さと保護膜の膜厚との関係を考えると、図１に示した
ように保護膜厚＞突起高さＲｐの時は、突起部が完全に
摩耗し突起が存在しなくなったとしても、保護膜が突起
部を覆っているため磁気ヘッドと磁性膜の直接的な接触
は起こりえない。

【００１６】次に、図２に示したように保護膜厚＜突起
高さＲｐの時は、突起部の摩耗が進んだ場合、磁性膜に
磁気ヘッドが直接接触し、比較的短時間でエラーが発生
し、クラッシュに至る。このようなことから、保護膜厚
を突起高さ（Ｒｐ）より大きくすることで、エラー発
生、クラッシュのない信頼性の高い磁気記録媒体とする
ことが可能となる。

【００１７】また、本発明はヘッドと磁気記録媒体がコ
ンタクトした状態での記録再生においても耐摩耗性を向
上させることを目標としており、そのためには磁気記録
媒体の表面粗さを小さくすることが非常に重要である。
具体的には、磁性膜表面の粗さ又は保護膜表面の突起高
さをＲｐで10nm以上かつ保護膜厚10nm以下の領域ではヘ
ッドと磁気記録媒体がコンタクトして摺動した場合には
耐摩耗性が低下してしまうが、上記の突起高さをＲｐで
10nm以下とすることにより10nm以下の保護膜を有した耐
摩耗性に優れたコンタクトの状態で記録再生が可能な磁
気ディスク装置が可能となる。

【００１８】このような面粗さを持つ非磁性基盤を作る
ためにはニッケル−リン、ガラス、カーボン、セラミッ
クス、シリコン、チタン等の材質を用いれば容易に所定
の面粗さを達成可能である。

【００１９】さらにこのような磁気記録媒体を用いて磁
気ディスク装置を構成することで高い信頼性を有する磁
気ディスク装置とすることができる。これはヘッドの浮
上量が0〜50nmのニアコンタクト及びコンタクトで記録
再生を行う磁気ディスク装置についても同様である。

【００２０】

【実施例】以下図面を用いて本発明の実施例について説
明する。

【００２１】図４は本発明の一実施例を示す磁気記憶装
置（磁気ディスク装置）の構成図である。磁気ディスク
装置は、磁気記録媒体（磁気ディスク）10と磁気ヘッド
11を主構成要素とし、磁気ディスク10の回転制御機構で
あるスピンドルモータ12、磁気ヘッド11の位置決め機構
であるキャリッジ13とその制御回路14及び記録再生信号
の処理回路15等から構成されている。

【００２２】図３は本発明の製法により作成した磁気記
録媒体の断面構造図である。外形3.5インチのアルミニ
ウム合金基板1の表面に無電解めっき法によりニッケル-
リン2の被膜を約15um行い基板とする。この基板を研磨
して表面の平均粗さがＲａで2um以下になるように鏡面
加工した。こうして得られた基板表面を砥粒径の異なる
研磨テープによりテクスチャー加工を行いその上に、ス
パッタ法によりクロム下地膜3を約100nm形成した後、コ
バルト合金の磁性膜4をその上に約40nm形成した。さら
にその上にアモルファスカーボン保護膜5を保護膜厚が
突起高さより大きくなるように表１に示した厚さ形成し
た。この保護膜5にカルボキシル基を有した極性を持つ
パーフルオロポリエーテル(ＰＦＰＥ)の液体潤滑剤6を
約4nm塗布し、表１に示された磁気記録媒体を作成し
た。

【００２３】

【表１】

【００２４】上記実施例に対する比較例として、表２に
示す保護膜厚が突起高さより小さいテクスチャー粗さ、
保護膜厚でアモルファスカーボンを形成した単層保護膜
の円板を作成し、同じ液体潤滑剤を塗布した。潤滑剤の
膜厚も同じに設定した。

【００２５】

【表２】

【００２６】尚、突起高さ（Ｒｐ）は次のように測定
し、定義した。

【００２７】図５は触針式面粗さ計タリステップを取り
上げている。

【００２８】磁気記録媒体の表面粗さはタリステップで
0.1×1.25umのスタイラスにより測定長1mmで測定し、測
定数は各媒体につき24点測定した。測定データは0.1um
ピッチでサンプリングを行い各測定について突起高さ
（Ｒｐ）を求めた。測定長さＬは、好ましくは磁気記録
媒体の記録再生エリアを十分にカバーする長さが良いが
測定方法の制約等により十分取れない場合は、測定を異
なる場所について複数回行うことで代用することが可能
である。また、データのサンプリングピッチは、0.2um
以下が好ましいが、このパラメータについても複数回の
測定を行い十分に総データ数を取ることで代用可能であ
る。

【００２９】さて、測定した粗さプロファイルより中心
線を求め、その後その中心線より高い突起高さで測定長
さＬの間で最も高い突起高さを突起高さＲｐと定義す
る。この時、測定方式、測定触針形状、サンプリングピ
ッチ等により中心線が変化したり、突起高さＲｐの値が
変化したりする。これは測定そのものの誤差に起因する
ものであり、この誤差については、測定方式、触針形状
を変化させた測定を行い十分に見積を行った上で、測定
誤差として突起高さの約10％以下にして測定を行うこと
が望ましい。

【００３０】また、形状測定方式であるが、これは触針
式、光学式、ＳＴＭ(走査型トンネル顕微鏡)、ＡＦＭ
(原子間力顕微鏡)、ＳＥＭ(走査型電子顕微鏡)等、基本
的に数nmの縦方向分解能を持つ測定方式ならば適切であ
る。

【００３１】突起高さＲｐの平均値、最大、最小値を表
１、表２に示した。また、保護膜厚はエリプソメータに
より測定を各24点行い、その平均値を表１、２に示し
た。

【００３２】図６は、このようにして測定した突起高さ
Ｒｐと保護膜の膜厚の関係を示した図である。 表１、
表２の実施例と比較例について以下のような実験を行な
った。

【００３３】浮上量20nm、荷重5gfのＡl₂Ｏ₃ＴiＯ(アル
ミナチタンカーバイド)よりなる磁気ヘッドで実施例、
比較例の磁気記録媒体の半径20〜40mmでシークした。こ
の時、１シ−クに要する時間は10分であり500シーク毎
に記録密度が700Ｍbit/inch²の条件でエラーチェックを
行いエラーの増加がないかどうか確認した。

【００３４】図７は一実施例である表１のタイプＡと一
比較例である表２のタイプＡＡについてのエラーチェッ
クの試験の結果を示す図である。

【００３５】実施例の場合、時間経過に伴うエラーの増
加は無いが、比較例の場合には時間に伴いエラーが増加
していき最終的にクラッシュに至っている。このように
保護膜の膜厚が磁気記録媒体の突起高さより小さい場合
はエラーの増加が頻繁に起こると考えられる。

【００３６】このことをもう少し明確にするため図８に
保護膜厚と突起高さＲｐの比をパラメータとしてエラー
の増加との関係を示す。

【００３７】夫々の比が１より大きい場合にはエラーの
増加は無いが、比較例に示した保護膜が突起高さＲｐよ
り大きい場合、すなわち夫々の比が１より小さい場合に
は、磁性膜と磁気ヘッドとの直接接触により記録された
データのエラーやクラッシュに至ることが判明した。

【００３８】次に保護膜の厚さとエラー増加の関係を検
討する。

【００３９】図６に示されるように、外径3.5インチの
アルミニウム合金基板1の表面に無電解めっき法により
クロム下地膜3を約100nm形成した後、コバルト合金の磁
性膜4をその上に約40nm形成し、その上にスパッタ法に
よりアモルファスカーボンの保護膜5を５、８、１０、
１３、１５nm形成した。この保護膜上にカルボキシル基
を有した極性を持つパーフルオロポリエーテル(ＰＦＰ
Ｅ)の液体潤滑剤を約4nm塗布し、磁気記録媒体を作成し
た。

【００４０】図９は、こうして作成した保護膜厚の異な
る磁気記録媒体を前述したシーク試験により評価した結
果を示した図である。

【００４１】この時の磁気記録媒体の表面粗さＲｐは約
8nmであった。このことから、保護膜を10nmに設定した
磁気記録媒体においても十分な信頼性が得られることが
判明した。

【００４２】つまり、突起高さを１０nm以下とすること
で保護膜厚が１０nm程度でも信頼できる磁気ディスクを
得られることが分かり、よりヘッドの低浮上化、コンタ
クト記録再生を可能とすることができる。

【００４３】このように基板の面粗さを小さくするため
には一般的にニッケル-リン、ガラス、カーボン、セラ
ミックス、シリコン、チタンなどが考えられておりこれ
らの基板を組み合わせることで容易に上記の面粗さを達
成することが可能であり、良好な特性を持った磁気記録
媒体とすることが可能である。

【００４４】なお、上記実施例において表面粗さは保護
膜表面の表面粗さであるが、保護膜厚が数10nm以下の領
域では、保護膜形成により磁性膜表面の表面粗さとほと
んど同程度の表面粗さを有するため磁性膜表面の表面粗
さを持って前述した突起高さＲｐを算出することも可能
である。

【００４５】

【発明の効果】本発明によれば、高記録密度で高信頼性
を有する耐摩耗性の優れた磁気記録媒体、磁気ディスク
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の磁気ディスクを示す断面図

【図２】本発明の一比較例の磁気ディスクを示す断面図

【図３】本発明における製法により作成した磁気ディス
クの断面図

【図４】本発明の一実施例による磁気ディスク装置の概
略構成図

【図５】触針式により表面粗さを計測した時のタリステ
ップを示す図

【図６】突起高さ（Ｒｐ）と保護膜厚の関係を示す図

【図７】突起高さ（Ｒｐ）の異なる磁気ディスクについ
てのエラーチェック試験結果を示す図

【図８】保護膜厚と突起高さの比の異なる磁気ディスク
についてのエラーチェック試験結果を示す図

【図９】保護膜厚の異なる磁気ディスクについてのエラ
ーチェック試験結果を示す図

【符号の説明】

１...アルミニウム基板、２...ＮiＰめっき膜、３...Ｃ
r下地膜、４...磁性膜、５...カーボン保護膜、６...液
体潤滑剤

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性基板上に磁性膜、保護膜、潤滑膜を
   形成してなる磁気記録媒体において、前記保護膜表面の
   Ｒｐで定義される突起高さが、当該保護膜の膜厚より小
   さいことを特徴とする磁気記録媒体。
2. 【請求項２】前記磁性膜は、当該磁性膜表面の突起高さ
   が、前記保護膜の膜厚より小さい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】前記保護膜表面の突起高さが１０ｎｍ以下
   であることを特徴とする請求項１または２記載の磁気記
   録媒体。
4. 【請求項４】非磁性基板上に磁性膜、保護膜、潤滑膜を
   形成してなる磁気記録媒体と該磁気記録媒体に記録再生
   を行なう磁気ヘッドとを具備する磁気記憶装置におい
   て、前記磁気記録媒体の保護膜表面のＲｐで定義される
   突起高さが、当該保護膜の膜厚より小さいことを特徴と
   する磁気記憶装置。