JPH09282649A

JPH09282649A - 磁気ディスク

Info

Publication number: JPH09282649A
Application number: JP8644496A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Yoshiyama; 龍一芳山
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1996-04-09
Filing date: 1996-04-09
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】識別記号を施した磁気ディスクであって、ヘ
ッドクラッシュなどの問題を解決した高密度記録に適し
た磁気ディスクを提供する。【解決手段】基板上に少なくとも磁性層が形成され、
さらに識別記号が施されてなる磁気ディスクであって、
該識別記号は、円周方向に所定の規則により定められた
間隔をもって形成された高さ１〜１００ｎｍの複数の突
起よりなることを特徴とする磁気ディスク。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気ディスクに関す
るものであり、詳しくは、識別記号が施された磁気ディ
スクであって、斯かる識別記号の形成に伴って惹起され
ていた磁気ディスク駆動時のヘッドの不安定飛行、ヘッ
ドクラッシュ等の問題を解決した、高密度記録可能な磁
気ディスクに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスクにおいては従来より、相互
の識別のため、識別記号、例えば番号等が記入されてい
た。斯かる識別記号は通常数μｍ程度の大きさであり、
一般的には、数十Ｗ程度のパワーの強いレーザ、インク
ジェット、罫書き等の手段により書き込みされる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、磁気ディスクの
高記録密度化に伴い、磁気ディスクと磁気ヘッドとの間
隔、即ちヘッド浮上高は益々小さくなっており、０．１
５μｍ以下が要求されるに至っている。その結果、従来
方法により識別記号を記入した磁気ディスクにおいて
は、次の様な問題が惹起される。

【０００４】すなわち、識別記号として、大きな凹凸が
形成されているため、ヘッドと接触する可能性がある。
また、識別記号を施す際に生じた凹凸の押圧により磁気
ディスクに歪みが発生し、その結果、ドライブに磁気デ
ィスクを装填した際、磁気ディスク駆動時にヘッドの飛
行が不安定となり電気的エラーを発生させ、更にはヘッ
ドクラッシュ等の問題を惹起する。特に、パワーの強い
レーザによって識別記号を施した磁気ディスクの場合、
熱応力により、磁気ディスクの歪みは更に助長される。

【０００５】本発明は斯かる実情に鑑みなされたもので
あり、その目的は、識別記号の形成に伴って惹起されて
いた磁気ディスク駆動時のヘッドの不安定飛行、ヘッド
クラッシュ等の問題を解決し、高密度記録に適した磁気
ディスクを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、基板上
に少なくとも磁性層が形成され、さらに識別記号が施さ
れてなる磁気ディスクであって、該識別記号は、円周方
向に所定の規則により定められた間隔をもって形成され
た高さ１〜１００ｎｍの複数の突起よりなることを特徴
とする磁気ディスクにある。

【０００７】

【発明の実施の態様】以下に、図を用いて本発明を詳細
に説明する。図１は、本発明の磁気ディスクにおける識
別記号を施す位置を示す図である。環状に形成される記
録領域１があり、その内周領域２、外周領域３は非記録
領域である。内周領域２は更に、ＣＳＳゾーン４、最内
周領域５に分けられる。識別記号が施される領域は非記
録領域の何れの場所であってもよいが、内周領域２が好
ましく、更には、最内周領域５が一層好ましい。

【０００８】本発明において、識別記号は、非磁性基板
上、下地層上、磁性層上あるいは保護層上のいずれかに
高さ１〜１００ｎｍの突起として設けられる。突起の高
さが１００ｎｍを超えるとＣＳＳ特性は良いがヘッドの
安定浮上高さが下げられず、１ｎｍ未満では基板が元来
有する細かな凹凸に埋もれてしまい識別記号としての機
能を果たさなくなる。好ましくは１０〜６０ｎｍの高さ
である。なお、本発明において突起の高さは、ＪＩＳＢ
０６０１の表面粗さの規格により規定され、粗さ曲線の
中心線を基準として表される。

【０００９】これら突起は、各磁気ディスクを識別可能
とするため、識別すべき信号に応じて、円周方向に所定
の規則により定められた間隔をもって形成する。またさ
らに、その数を変えたり、拡大した際に突起列が各磁気
ディスクを表す文字として判別できるよう形成したりし
てもよい。また、突起の識別方法としては、光ディスク
の記録再生と同様に、スポット径を絞ったレーザー光を
突起部に照射し、その反射率の変化により突起の間隔を
検出し、識別記号を認識する方法が、識別時間の短縮が
できるため好ましい。

【００１０】突起の円周方向の間隔は１ｍｍ以内とする
のが好ましい。突起の間隔の検出にはクロックを使用す
るが、通常、セルフクロッキングが行われる。すなわち
突起の存在によりその都度クロックに補正をかけ、クロ
ックのずれを小さく抑えるのである。従って、突起の間
隔は１ｍｍ以内にすることが好ましい。１ｍｍを越える
場合、クロックのずれが大きくなりすぎ、突起を読み誤
る可能性が大きくなる。

【００１１】突起の円周方向の間隔は、例えば、記録し
たい内容を磁気記録等に用いられている符号化法によっ
て変調し、それに従って突起の間隔を変化させるのが好
ましい。なかでも、突起間隔をＦＭ変調の規則に基づい
て変化させるのが好ましい。なぜならば、ＦＭ符号化は
最も原理が簡単で、認識装置が容易に構成できまた、顕
微鏡等で観察して復号化するのも容易であるからであ
る。ＦＭ符号の具体例を以下に述べる。

【００１２】例えば、”ＤＩＳＫ１”および”ＤＩＳＫ
２”という文字を識別記号として記録することとす
る。”Ｄ”という文字のアスキーコードを１６進数で表
現すると、”４４”となり、これを２進数で表現する
と、”０１０００１００”となる。ＦＭ符号は、このデ
ータをクロック信号の間に挟んだものになるため、符号
化後の信号は、”１０１１１０１０１０１１１０１０
１”となる。他の文字も同様に符号化したものをまとめ
ると下記表−１のようになる。

【００１３】

【表１】

【００１４】通常、クロックとデータを識別するため
に、この識別記号記録領域に先立つ同一円周上の所定箇
所に、シンク領域と呼ばれるクロック信号のみを記録し
た領域を設けておく。またさらにそのシンク領域の前に
は、無信号部を設けておくことにより、シンク領域開始
位置を認識可能とする。こういった手法は磁気記録で一
般的に用いられている。

【００１５】連続発振するレーザービームをＥＯＭ（電
気光学変調素子）で変調し、これにより突起を形成して
識別記号とする場合には、識別記号の記録開始位置指定
信号と、ＥＯＭのブランキング時間指定信号を同じとす
ると、無信号部を容易に形成することができ、好まし
い。

【００１６】図２に、本発明における突起の一例を表す
概略図を示す。突起の横方向の大きさは、その頂点から
１ｎｍ下の高さにおける等高線で囲まれた図形の面積の
平均値、すなわち等高線面積が２μｍ²以下であるのが
好ましい。２μｍ²を超えるとヘッドとの間にスティッ
キングが発生しやすくなる。より好ましくは０．００１
〜１．０μｍ²、さらに好ましくは０．００１〜０．５
μｍ²、特に好ましくは０．００１〜０．２μｍ²であ
る。なお、等高線面積はレーザ干渉による表面形状測定
装置により測定可能であり、本願においては米国ザイゴ
社製ＺＹＧＯにより測定した値を使用している。

【００１７】本発明において、識別記号用突起はパルス
レーザ、電子線、Ｘ線などのエネルギービームの照射に
よって形成することができるが、パルスレーザにより形
成されたものであるのが特に好ましい。なぜならば、パ
ルスレーザにより形成した突起は形状がよく揃い、また
その形状がヘッドの走行に影響を与えにくいものになる
からである。また、突起の形成に際して大きな凹凸や熱
応力による歪みの発生がなく、ヘッドの不安定飛行、ヘ
ッドクラッシュ等の問題を引き起こさない。

【００１８】具体的には、磁気記録媒体用基板を回転さ
せながら、その表面に、出力を精度良く制御したパルス
レーザを円周方向に沿って照射して行われる。以下、パ
ルスレーザを用い、基板上にＮｉＰ等の下地層を設けた
磁気記録媒体用基板に突起を形成する場合を例として説
明する。

【００１９】図３は、予想される、パルスレーザによる
突起の生成機構を示す概念図である。この機構はまだ十
分解明されていないが、おおよそ次のように考えられ
る。図３ (ａ）で、パルスレーザ６が照射された下地層
７の局所的に過熱されたスポット部８は一部溶融し、レ
ーザビームの走査（方向を矢印で示す）によって溶融部
分が移動する。図３ (ｂ）に示すように最初にビームが
当った部分はその後、温度が下がり温度勾配が生ずる。
なお、レーザビームの走査方向とは、基板とビームとの
相対移動方向を示す。

【００２０】一般に、溶融液体においては、低温側の方
が表面張力が大きく、この表面張力の差により、最初に
ビームで照射され溶融しその後低温になった部分が、後
から溶融した部分の液体を取り込み盛り上がる。したが
って、図３ (ｃ）に示すように、最初に溶融した部分に
は突起９ができ、その後部に凹部１０を有することとな
る。つまり、ビーム走査方向での垂直断面形状は、突起
の片側部分に凹部を有することとなる。

【００２１】レーザビームの走査あるいは基板の回転が
遅いか、あるいはレーザビームのパワーが大きい等の条
件によっては、熱収縮により突起底部の周囲に凹部がで
きる場合もある。この現象の理由は十分ではないが、局
所的に加熱されたスポット部は膨張するが、その回りは
冷えていて変形しにくいため、膨張した部分は外気です
ぐに冷やされ突起として残り、突起の周囲は熱収縮によ
る凹みができる、と考えられる。また、突起の頂部は平
坦ではなく、適度な曲率を有する半球状である。

【００２２】また、突起高さはレーザの強度とその平均
照射時間、及びディスクの線速度を調節することによっ
て自由に制御され、突起の密度は、パルスレーザーの周
方向の照射間隔、パルスレーザの半径方向の照射間隔な
どを調節することにより自由に制御できる。ここで、レ
ーザの平均照射時間とは、１つの突起を形成させるのに
レーザを照射した時間を示す。

【００２３】通常、レーザ強度は２０〜５００ｍＷ、平
均照射時間は０．０５〜１００μｓｅｃ、レーザのスポ
ット径は０．２〜４μｍ、基板回転の線速度は０．８〜
１５ｍ／ｓｅｃで行われる。また、レーザビームの照射
面積は、対物レンズの開口率を変えることで制御でき、
開口率が０．１〜０．９５の対物レンズを用いることに
より、ビームの照射径は０．７〜６μｍ程度まで制御で
きる。

【００２４】これら突起は基板上のＮｉＰ層などの下地
層に施すのが好ましいが、略同一のレーザ照射条件で、
非磁性基板や磁性層、保護層などの任意の各層の表面に
所望の突起を形成することができる。勿論、最終段階の
磁気記録媒体の表面に突起を形成することもできる。ま
た、本発明においては、識別記号と同様の突起をＣＳＳ
ゾーンに形成すれば、ＣＳＳ特性をも向上させることが
でき、好ましい。

【００２５】ＣＳＳゾーンにこのような突起を形成する
場合は、１ｍｍ²あたり１０¹〜１０⁸個の密度とするの
が好ましい。１０¹個未満では基板のうねり等によりヘ
ッド下面を突起のみで支えるのは難しく、また１０⁸個
を超えた突起を作ろうとすると互いに干渉しあって突起
の高さをそろえるのが難しくなる。より好ましい存在密
度は１ｍｍ²あたり１０³〜１０⁶個である。ここで、突
起の存在密度は媒体全体での平均密度ではなく、突起存
在部での単位面積当たりの密度をいう。

【００２６】さらに好ましい態様として、ＣＳＳゾーン
の突起の高さがデータゾーンに向かって減少している磁
気記録媒体、または、その突起の密度がデータゾーンに
向かって減少している磁気記録媒体が挙げられる。突起
高さをデータゾーンに向かって減少させることにより、
ヘッドの飛行安定性が増し、データゾーンからＣＳＳゾ
ーン、あるいは逆の方向にヘッドを安定にシークするこ
とができる。また、突起の密度をデータゾーンに向かっ
て減少させることによっても同様な効果を得ることがで
きる。突起の高さおよび密度の両方をデータゾーンに向
かって減少させてもよい。

【００２７】また、識別記号用突起及びＣＳＳゾーンの
突起はどちらを先に形成してもよく、識別記号用突起の
形成に引き続いてＣＳＳゾーンの突起を形成しても、Ｃ
ＳＳゾーンの突起の形成に引き続いて形成してもよい。
さらに、両突起の形成工程の間に他の工程が含まれてい
てもよい。好ましくは、ＣＳＳゾーンの外周側から内周
側へ向かってスパイラル状に突起を形成した後、引き続
いてＣＳＳゾーンの内側に識別用記号を形成する。

【００２８】本発明の磁気ディスクに使用される基板と
しては、アルミニウム合金基板、ガラス基板またはケイ
素基板が好適に使用されるが、銅、チタン等のその他の
金属基板、カーボン基板、セラミック基板、シリコン基
板、樹脂基板等を使用することもできる。ケイ素基板と
しては、純ケイ素基板の他、ケイ素に強度増加のための
微量元素を添加したケイ素合金基板を使用してもよい。

【００２９】基板の表面には、直接に磁性層を形成して
磁気ディスクを構成することもできるが、通常、基板表
面に下地層を形成し、これを介して磁性層を形成する。
下地層としては、ＮｉＰ合金からなる非磁性下地層が好
適であり、斯かる下地層は、通常、無電解メッキ法また
はスパッタ法により形成される。下地層の厚さは、通常
５０〜２０、０００ｎｍ、好ましくは１００〜１５、０
００ｎｍである。

【００３０】基板は、通常、鏡面加工（ポリッシュ加
工）を施して使用される。下地層、例えばＮｉＰ下地層
を施した基板を使用する場合は、下地層の表面に鏡面加
工が施される。このような鏡面加工基板を使用する場
合、レーザビームの照射による突起の形成に先立ち、予
め基板全面に軽度の機械的テキスチャを施して高さの低
い突起を形成しておくこともできる。斯かる機械的テキ
スチャは、次の様な効果を発揮する。すなわち、レーザ
ビームの照射等により形成される突起の高さや密度が小
さい場合、すなわち、磁気ディスクと磁気ヘッドが部分
的に接触するような場合においても、単純に鏡面加工基
板を使用する場合と比較してスティッキングが起こり難
くなり、また、摩擦係数も小さくすることができる。ま
た、突起形成条件も広範にすることができるため、特に
大量生産を行う場合に好ましい。

【００３１】基板または下地層と磁性層との間には、Ｃ
ｒ層、Ｃｕ層などの中間層を設けるのが好ましい。中間
層の厚さは、通常２０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜
１００ｎｍである。磁性層は、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−
Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ
−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ系
合金等の強磁性合金薄膜によって構成され、無電解メッ
キ、電気メッキ、スパッタ、蒸着などの方法によって形
成される。磁性層の厚さは、通常３０〜７０ｎｍ程度で
ある。

【００３２】磁性層の表面には、通常、保護層が設けら
れる。保護層は、炭素膜、水素化カーボン膜、ＴｉＣ、
ＳｉＣ等の炭化物膜、ＳｉＮ、ＴｉＮ等の窒化膜、Ｓｉ
Ｏ、Ａｌ₂Ｏ₃、ＺｒＯ等の酸化物膜などで構成され、
蒸着、スパッタ、プラズマＣＶＤ、イオンプレーティン
グ、湿式法等の方法により形成される。保護層として
は、炭素膜または水素化カーボン膜が特に好ましい。

【００３３】また、通常、保護層の表面には潤滑層が設
けられる。ただし、スライダー面にダイヤモンド状カー
ボンの層を有する磁気ヘッドを使用する場合は、当該磁
気ヘッドと磁気ディスクとのトライポロジ的な性質が改
善されるため、必ずしも保護層を設ける必要はない。潤
滑層は、通常、潤滑剤中に浸漬することにより保護層の
表面に形成され、潤滑剤としては、例えば、フッ素系液
体潤滑剤が好適に使用される。

【００３４】なお、本発明における磁気ディスクは、基
板上に少なくとも磁性層が形成されていれば必ずしも他
の層は必須ではない。

【００３５】

【実施例】以下に、実施例により本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実
施例によって限定されるものではない。（実施例１）アルミニウム合金からなるディスク基板２
枚の表面に厚さ約１５μｍのＮｉＰ合金膜を無電解メッ
キ法により形成したのち、表面研磨して表面粗さＲａを
１ｎｍ以下とした。これら基板を線速１７１４ｍｍ／ｓ
ｅｃで回転させ、精度良く制御された波長５１４．５ｎ
ｍのアルゴンパルスレーザをレーザ強度５０ｍＷ、平均
レーザ照射時間１．２５μｓｅｃ、レーザの集光に用い
た対物レンズの開口率０．６の条件でＣＳＳゾーン（内
周端から１７〜２０ｍｍの位置）に照射し、突起を形成
した。引き続いてＣＳＳゾーンの内周部にレーザを同じ
条件で照射し、識別記号用突起を形成した。

【００３６】まず、ＥＯＭのブランキング部である無記
録部を設け、そのあとに、シンク領域として１６個のク
ロックを示す突起を形成した。続いて、”ＤＩＳＫ
１”、”ＤＩＳＫ２”なる文字列をアスキーコード化
し、表−１に示すＦＭ符号化に従って記号化し、これに
従って、片方の基板には”ＤＩＳＫ１”、他方の基板に
は”ＤＩＳＫ２”を示す突起を設けた。なお、ＦＭ符号
化したデータの”０”にあたる部分は平坦とし、”１”
にあたる部分に突起を設けた。

【００３７】形成された各突起の平均突起高さは１８ｎ
ｍ、各突起の頂点から１ｎｍ下の高さにおける等高線で
囲まれた図形の面積の平均値は０．０９μｍ²、ＣＳＳ
ゾーンの平均突起密度は９２６０個／ｍｍ²であった。
次いで、基板のＮｉＰ下地層上に、Ｃｒ中間層１００ｎ
ｍ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金磁性膜５０ｎｍ、カーボン保
護膜２０ｎｍをスパッタ法により順次形成し、その後、
浸漬法によりフッ素系液体潤滑剤（モンテエジソン社製
ＤＯＬ−２０００）膜を２ｎｍの膜厚に形成して、磁気
ディスクとした。

【００３８】これら磁気ディスクを回転させながら、ス
ポット径を絞った半導体レーザの光を識別信号を示す突
起部に照射し、反射率の変化をフォトディテクタで検出
し、ＦＭ符号の規則に則ったデータのデコードを行った
ところ、識別記号である”ＤＩＳＫ１”、”ＤＩＳＫ
２”をそれぞれ正しく認識し、両者を識別することがで
きた。

【００３９】

【発明の効果】本発明によれば、識別記号が施された磁
気ディスクであって、磁気ディスク駆動時のヘッドの不
安定飛行、ヘッドクラッシュのない、高密度記録に適し
た磁気ディスクを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気ディスクにおける識別記号を施す
位置を示す説明図

【図２】本発明の磁気ディスクにおける識別記号用突起
の一例を示す概略図

【図３】パルスレーザによる突起の生成機構を示す概念
図

【符号の説明】

１：記録領域２：内周領域３：外周領域４：ＣＳＳゾーン５：最内周領域６：パルスレーザ７：下地層８：スポット部９：突起１０：凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に少なくとも磁性層が形成され、
さらに識別記号が施されてなる磁気ディスクであって、
該識別記号は、円周方向に所定の規則により定められた
間隔をもって形成された高さ１〜１００ｎｍの複数の突
起よりなることを特徴とする磁気ディスク。
【請求項２】突起の円周方向の間隔を１ｍｍ以内とす
ることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスク。
【請求項３】突起の円周方向の間隔をＦＭ変調の規則
に基づいて変化させることを特徴とする請求項２に記載
の磁気ディスク。
【請求項４】突起がパルスレーザーにより形成された
ものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれ
かに記載の磁気ディスク。