JPH10208228A - 磁気記録媒体及びそれを用いた磁気記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 摺動中に保護膜上のダングリングボンドや汚
染物に誘起される潤滑剤の分解を防ぎ、長期的な耐摺動
特性をもち、耐久性と耐候性に優れた磁気記録媒体を提
供することにある。 【構成】 ガラス基板６の上に、クロム下地膜５、磁気
記録膜４、非晶質炭素保護膜３を順次形成し、その上に
自己組織化単分子膜２、さらに有機物潤滑剤層１を形成
する。 【効果】 密に充填した自己組織化単分子膜がダングリ
ングボンドを隔離し、汚染物や吸着水を排除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体及び
磁気記憶装置に係り、さらに詳細にはハードディスク、
フロッピーディスク、磁気テープ等のようにヘッドが一
時的あるいは定常的に接触するタイプの磁気記録媒体の
積層構造及び磁気記憶装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば大型電子計算機、パーソナルコ
ンピュータ、ネットワークサーバ、ムービーサーバ等の
大容量記憶装置として使用される磁気記録ディスク（以
下、磁気ディスクと称する）は、非磁性基板の表面に記
録密度の高い強磁性薄膜がスパッタ法などにより形成さ
れる。また、その上に非晶質炭素から成る保護膜を形成
し、さらに、耐摺動性、耐食性を高めるために保護膜上
にフッ素系潤滑剤を塗布することなどが一般的に行われ
ている。

【０００３】この場合、安定な潤滑特性を得るためには
熱的、化学的に安定で、耐飛散性に優れた潤滑剤を用い
る必要がある。また、経時的にこれらの潤滑特性を保つ
必要がある。さらに近年、記録密度を向上させるために
記録ヘッドと磁気ディスクの間隔を狭くする必要が生じ
ており、このことは磁気ディスクの摺動条件がさらに厳
しくなることを意味している。よって、磁気ディスクに
おいては、すでに航空宇宙機器の潤滑剤として実績のあ
る合成潤滑剤であるパーフルオロポリエーテルが一般的
に用いられている。しかし、通常のパーフルオロポリエ
ーテルではヘッドとの摺動によって飛散したり、高温条
件下では潤滑剤が摺動面から消失して潤滑性能が低下す
る傾向があった。

【０００４】このような問題を解決するために、たとえ
ば特開昭６１−４７２７号公報に開示されるように、い
かり機能を持つ末端基を含むパーフルオロアルキルエー
テルのような潤滑剤を保護膜上に塗布する技術が提案さ
れている。また、IEEE Transactions on Magnetics，３
１卷２９２２〜２９２４頁（１９９５年）には、保護膜
上に厚さ３ｎｍの金薄膜を形成し、その上に自己組織化
単分子膜を形成した磁気ディスクが報告されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記した従来技術（Ｉ
EEE Transactions on Magnetics，３１卷２９２２〜２
９２４頁（１９９５年））では、自己組織化単分子膜の
下の金薄膜が軟らかいために十分な耐摺動特性が得られ
なかったことが報告されている。また、自己組織化単分
子膜のみを形成しても、それ自体には潤滑性がないため
に摩擦係数は高く、いったん自己組織化単分子膜の破断
が起きれば、連鎖的な膜の破壊へと進行する。

【０００６】さらに、前記した他の従来技術（特開昭６
１−４７２７号公報）では、潤滑剤の末端基が保護膜表
面にいかり機能によって付着し、優れた耐飛散性と耐摺
動性を発揮する。しかし、近年のヘッドの浮上量低下及
び回転速度の高速化に伴って耐摺動性が不足する傾向が
あった。潤滑膜の薄膜化も摺動による潤滑剤の消失に拍
車をかけることになった。それは化学的な潤滑剤分子の
破壊といわれるメカニズムによるものである。つまり、
通常スパッタ法あるいはＣＶＤ法によって形成されるア
モルファスカーボンには、必然的に末端が化学的に終端
されていない結合が多数存在する。これは、ダングリン
グボンドと呼ばれており、実験的にも検出されている。
そして、このダングリングボンドが潤滑剤の末端基の吸
着についての活性点となるが、その反面、ダングリング
ボンドが触媒的な作用をして、潤滑剤を分解することも
最近明らかになった。これは、ダングリングボンドと潤
滑剤分子が直接相互作用する場合もあれば、ダングリン
グボンドとその吸着作用で表面に吸着した水分子や炭化
水素系の汚染物が反応して、新たな活性中間種を生みだ
し、それが、潤滑剤分子を分解する場合もある。このよ
うなダングリングボンド起因の潤滑剤の分解過程は、浮
上量低下と粘着防止のために潤滑膜厚を薄くした最近の
磁気ディスクで特に顕著となっている。

【０００７】本発明の目的は、これらダングリングボン
ド起因の潤滑剤分解反応を起こさないような、長期的な
良好な耐摺動特性を発揮する耐久性と信頼性に優れた磁
気記録媒体を提供することにある。本発明の他の目的
は、保護膜上に均一な分子膜が密に形成され、磁気ヘッ
ドと磁気ディスクが摺動中に真実接触点を生じないよう
な、磁気ヘッド低浮上化と磁気ディスク回転速度の高速
化に対応した磁気記録媒体を提供する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、少なくと
も磁気記録膜とその上に設けられた保護膜とを有し、保
護膜上に自己組織化単分子膜が形成されており、自己組
織化単分子膜上に有機物潤滑剤からなる薄膜を形成して
なる磁気記録媒体により達成される。

【０００９】自己組織化単分子膜は、保護膜上に水平方
向の分子間隔が０．２ｎｍ以上１ｎｍ以下の実質的に一
定の間隔で並ぶ水平面並進対称性を持った単分子膜であ
ることが望ましい。形成のしやすさからは、自己組織化
単分子膜の水平面の分子間隔は、０．４ｎｍ〜０．６ｎ
ｍの範囲にあることが望ましい。

【００１０】ここで、自己組織化単分子膜としては、イ
オウ原子を保護膜側に配向した、炭素数３以上３０以下
のアルカンチオールなどから形成することが形成のしや
すさから望ましい。また、自己組織化単分子膜は、炭素
数の異なる２種類以上のアルカンチオールから形成して
もよい。

【００１１】また、自己組織化単分子膜のアルカンチオ
ールの保護膜と反対側の終端のメチル基が水酸基、アミ
ノ基、フッ化メチル基のいずれか１つあるいは２つ以上
の基で置換されていてもよい。

【００１２】さらにまた、自己組織化単分子膜のアルカ
ンチオールは、イオウ原子と反対側の終端がメチル基と
フッ化メチル基からなる２種類のアルカンチオールであ
り、フッ化メチル基を持つアルカンチオールの炭素数が
メチル基を持つアルカンチオールの炭素数より多いもの
とすることができる。この場合のフッ化メチル基を持つ
アルカンチオールの分子数は、自己組織化単分子膜の全
分子数の５％以上８０％以下であることが望ましい。

【００１３】フッ素含有有機物の潤滑剤としては、主鎖
構造がパーフルオロポリエーテル系高分子、炭化水素も
しくはフッ化炭素のいずれか、又はその２つ以上の混合
物から成ることが望ましい。この場合、フッ素含有有機
物の潤滑剤から成る薄膜の厚さは、０．２ｎｍより薄い
と均一な膜にならず、また１０ｎｍより厚くするとメニ
スカスによる粘着の悪影響が生じるため、０．２ｎｍ以
上、１０ｎｍ以下であることが望ましい。ただし、潤滑
剤は安定な摺動と耐久性のあるものならば他の有機系潤
滑剤や無機系潤滑剤を用いても良い。

【００１４】保護膜としては、非晶質炭素、ケイ素含有
非晶質炭素、窒素含有非晶質炭素、ホウ素含有非晶質炭
素、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム及び立方晶窒化ホウ
素のいずれかがよい。これら非晶質炭素保護膜の形成方
法には、グラファイトをターゲットとした不活性ガス
中、あるいは不活性ガスとメタンなどの炭化水素ガスの
混合ガス中のスパッタリングにより形成する方法や、炭
化水素ガス、アルコール、アセトン、アダマンタンなど
の有機化合物を単独あるいは水素ガス、不活性ガスなど
を混合して、プラズマＣＶＤにより形成する方法、ある
いは有機化合物をイオン化して電圧をかけて加速し、基
板に衝突させて形成する方法などがある。

【００１５】磁気記録媒体の基板には、たとえばアルミ
ニウム基板やガラス基板やグラファイト基板などの非磁
性基板が使用される。アルミニウム基板には表面をニッ
ケル・リンなどでめっきしてもよい。また、基板を回転
させながらダイヤモンド砥粒や研磨用テープを押し当て
ることにより基板上に同心円状の微細な溝を形成し、ヘ
ッドの浮上特性を改良したり、磁気異方性を制御するな
どのことも行われる。さらに、ガラス基板では強酸など
の薬品により表面を化学的にエッチングして微細な凹凸
をつけ、ヘッドと接触する面積を減らし、摺動時の接線
力を減少させても良い。これらは、保護膜表面を微細な
粒子でマスキングしてエッチングしても同様の効果が期
待できる。

【００１６】磁気記録媒体の基板上には、磁気記録膜を
成膜する前に記録膜の磁気特性を良好なものにするため
にクロムなどの下地膜をスパッタ法などで成膜しても良
い。基板上の磁気記録膜は、コバルト・ニッケル、コバ
ルト・クロム、コバルト・クロムにプラチナ、タンタ
ル、バナジウム、サマリウムなどを少量混ぜたものが使
われる。

【００１７】また、前記磁気記録媒体と、これを記録方
向に駆動する駆動部と、電磁誘導型の記録部と磁気抵抗
効果型の再生部からなる磁気ヘッドと、磁気ヘッドを磁
気記録媒体に対して相対運動させる手段と、記録再生信
号処理手段等を用いて磁気記憶装置を構成することによ
り、１平方インチあたり３ギガビット以上の記録密度を
実現することができる。

【００１８】本発明によると、保護膜上に自己組織化単
分子膜を形成し、自己組織化単分子膜の上に有機物潤滑
剤から成る薄膜を形成することによって、保護膜表面に
あるダングリングボンドが潤滑剤から隔離され、ダング
リングボンド起因の潤滑剤分子の分解反応を防ぐことが
できる。さらに、自己組織化単分子膜は、形成時に表面
の汚染物や吸着水を排除しながら密に詰まった単分子膜
を形成するので、保護膜表面から汚染物や水を除去する
ことが可能になる。このことにより、水や汚染物による
潤滑剤の劣化や粘性の劣化を防止することが可能にな
る。イオウ原子を保護膜側に配向した、炭素数３以上３
０以下のアルカンチオールは、自己組織力が強力で、こ
の目的に最も適している。

【００１９】また、自己組織化単分子膜の上に潤滑性を
持つ有機薄膜を形成することによって、自己組織化単分
子膜のみでは実現できない表面潤滑性が得られる。すな
わち、下層の自己組織化単分子膜が規則性、平滑性、化
学的安定性の役割を負い、上層の有機潤滑膜が潤滑性能
を発揮するのである。

【００２０】さらには、自己組織化単分子膜を炭素数の
異なる２種類以上のアルカンチオールによって形成する
と、結果的に表面に分子レベルの大きさの凹凸を形成す
ることができる。この凹凸は、混合するアルカンチオー
ルの比率や大きさのちがいによって自由に制御できる。
この凹凸を形成することによって、その上に塗布する潤
滑膜の溜具合を制御できるので、摩擦力を制御すること
が可能になる。さらにまた、この凹凸により回転による
潤滑剤の飛散を抑えることも可能となる。今まで、こう
いった潤滑剤の下の形状を変えることは、基板のテクス
チャ加工や、保護膜表面のエッチングによってなされて
いたが、いづれも凹凸の形状は、μｍのオーダーであっ
て、しかもプロセス依存度が大きく、制御が難しかっ
た。自己組織化単分子膜は、表面の化学的性質と形状を
分子レベルで同時に制御できる始めての方法である。

【００２１】自己組織化単分子膜のアルカンチオールの
保護膜と反対側の終端のメチル基が水酸基、アミノ基、
フッ化メチル基のいずれか１つあるいは２つ以上の基で
置換されると、より積極的な表面化学性質の制御とな
る。これらは、末端官能基を持ったタイプのパーフルオ
ロポリエーテルを潤滑剤として使用する場合に、潤滑剤
の表面の飛散性を制御することが可能である。

【００２２】さらには、自己組織化単分子膜のアルカン
チオールのイオウ原子と反対側の終端がメチル基とフッ
化メチル基からなる２種類のアルカンチオールにして、
なおかつフッ化メチル基を持つアルカンチオールの炭素
数がメチル基を持つアルカンチオールの炭素数より多く
すると、凸の部分が摩擦係数が小さく、凹の部分が自己
組織力を発揮するようになる。この場合のフッ化メチル
基を持つアルカンチオールの分子数は、自己組織化単分
子膜の全分子数の５％以上８０％以下とすると、自己組
織力を損なわずに、凸部の摩擦係数を下げることができ
る。

【００２３】また、本発明の磁気記録媒体と再生部に磁
気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドを組み合わせた場合
には、従来に比べ高い記録密度を有する信頼性の高い磁
気ディスク装置を実現することが可能となる。すなわ
ち、磁気抵抗効果型ヘッドは感度が高いが、静電破壊等
を防止するために、一般的に、スライダ面にカーボン等
の保護膜を形成する必要がある。このスライダ面に形成
される保護膜の厚みは通常１０〜２０ｎｍ程度である。
ヘッド浮上量を一定とした場合には、このスライダ面の
保護膜の厚みの分だけ媒体とヘッドの感磁部の距離が遠
くなるため出力が低下してしまい、高感度な磁気抵抗効
果型ヘッドの性能を十分に引き出すことは難しい。これ
に対し、媒体として自己組織化単分子膜の上に潤滑剤層
を有する本発明の磁気記録媒体を用いた場合には、ダン
グリングボンドによる潤滑剤の劣化が抑えられるため、
ヘッド浮上量を低くすることができ、高感度な磁気抵抗
効果型ヘッドの性能を十分に引き出し、高い記録密度を
実現することが可能となる。

【００２４】なお、本発明の耐トライボ化学反応潤滑性
薄膜形成技術は、磁気ディスク、磁気テープ、磁気カー
ドなどの磁気記録媒体のほかに、ディスクと接触する可
能性のあるヘッドを使う場合に光ディスク、光磁気ディ
スクに適用することができ、さらに恒久的な潤滑性が要
求される各種機械部品、摺動部品などにも適用すること
ができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。なお、記録媒体としては、周知の
ように磁気ディスク（ハードディスク、フロッピーディ
スク）と磁気テープなどがあるが、以下の説明ではいず
れも磁気ディスクを代表例にした。

【００２６】〔実施例１〕図１は、本発明の第１の実施
例に関わる磁気記録媒体の概略断面図を示したものであ
る。同図において、１は有機物潤滑剤からなる薄膜、２
は自己組織化単分子膜、３はスパッタ法で形成された非
晶質炭素保護膜、４はコバルト・ニッケル合金系磁気記
録膜、５はクロム膜、６はガラス製基板（直径２．５イ
ンチ）である。有機物潤滑剤は、パーフルオロメチレン
オキサイドとパーフルオロエチレンオキサイドのセグメ
ントの共重合体にアルコール官能基が末端基としてつい
た平均分子量３０００のものである。

【００２７】この構成の磁気ディスクは次に示すような
方法で製造した。まず、周知の連続スパッタ成膜装置に
より、基板６の上に厚さ２０ｎｍのクロム・チタン合金
下地膜５、厚さ２５ｎｍのコバルト・クロム・プラチナ
合金膜４、厚さ２０ｎｍの非晶質炭素保護膜３を順次形
成した。その後、磁気ディスクをスパッタ装置より取り
出して、ドデカンチオールのエタノール溶液（濃度：
０．００１ｍｏｌ／ｌ）に１０分間浸漬し、その後、エ
タノール、純水の順でリンスし、自己組織化単分子膜２
を形成した。それから、フッ素含有有機物の潤滑膜を溶
液浸漬塗布法によって自己組織化単分子膜上に形成し
た。塗布条件としては、フッ化炭素系溶剤に前記パーフ
ルオロポリエーテル潤滑剤を０．０００５ｍｏｌ／ｌず
つの濃度で溶解した液に前記磁気ディスクを４分間浸漬
し、０．５ｍｍ／秒の速度で引き上げた。

【００２８】磁気ディスクの表面をＦＴ−ＩＲ（フーリ
エ変換赤外吸収分光法）によって分析したところ、保護
膜表面に１ｎｍの膜厚で前記のパーフルオロポリエーテ
ル潤滑膜が形成されていることが確認された。また、潤
滑膜の形成の前に磁気ディスク表面をエックス線光電子
分光法と走査型トンネル顕微鏡によって観察したとこ
ろ、図１のように密に自己組織化し、保護膜にイオウを
介して化学結合したドデカンチオールの単分子膜が形成
されていることが確認された。このドデカンチオールの
単分子膜の水平方向の分子間隔は約０．４ｎｍである。

【００２９】本実施例の磁気ディスクの動摩擦係数をア
ルミニウム・チタンカーバイド（ＡｌＴｉＣ）製のスラ
イダーから成るヘッドを用いて測定した。測定時の磁気
ディスクの回転数は１ｒｐｍ、荷重は１．５ｇｆとし、
半径２０ｍｍの位置でヘッドにかかる接線方向の力を歪
ゲージセンサーで測定し、動摩擦係数を得た。その結
果、本実施例の磁気ディスクの動摩擦係数は、０．０１
であった。

【００３０】耐摺動特性の評価には、コンタクト・スタ
ート・ストップ試験（以下、ＣＳＳ試験という）を行っ
た。ＣＳＳ試験は、周知のように、ディスク面にヘッド
を接触させた状態でディスクを回転させ、ヘッドを浮上
させた後、再びディスクを停止するというサイクルを一
定間隔で繰り返す試験である。回転立ち上がり時間は２
秒、定速高速回転時間は２秒、立ち下がり時間は２秒、
停止時間は２秒、高速回転時の回転数は１００００ｒｐ
ｍであった。その結果、ＣＳＳ繰り返し３０万回後も磁
気ディスク表面に損傷が見られなかった。また、前述の
動摩擦係数をＣＳＳ繰り返し３０万回後に測定したとこ
ろ、０．０１５であって、動摩擦係数の上昇が抑えられ
ていることが確認された。これは、とりもなおさず、潤
滑剤が自己組織化単分子膜によって保護膜表面にあるダ
ングリングボンドから隔離され、ヘッドとの摺動中に起
りやすいトライボ化学反応による分解が抑えられたこと
によるものである。

【００３１】本実施例の磁気ディスクの水に対する接触
角を測定したところ、１０７度であって、ポリテトラフ
ルオロエチレンと同等のはっ水性を示した。さらに、本
実施例の磁気ディスクを８０℃、９０％ＲＨの恒温恒湿
環境で５０時間放置するという実験を行ったところ、放
置後の磁気ディスク表面には全く腐食点は見られなかっ
た。これらの結果は、自己組織化単分子膜の形成時に保
護膜表面の有機物汚染物や吸着水が排除されて、潤滑層
の耐候性が向上した結果である。

【００３２】〔実施例２〕図２は、本発明の第２の実施
例に関わる磁気記録媒体の概略断面図を示したものであ
る。図２において、３はスパッタ法で形成された非晶質
炭素保護膜、４はコバルト・クロム・プラチナ合金系磁
気記録膜、５はクロム・チタン合金膜、６はガラス製基
板（直径２．５インチ）、１は実施例１と同等のパーフ
ルオロポリエーテル潤滑膜、７は炭素数の異なる２種類
以上のアルカンチオール混合物からなる自己組織化単分
子膜である。

【００３３】本実施例では、実施例１と同じ連続成膜装
置、基板を使って保護膜まで形成した磁気ディスクを用
意した。その後、磁気ディスクをドデカンチオールとデ
カンチオールのエタノール溶液（濃度はそれぞれ０．０
００５ｍｏｌ／ｌ）に１０分間浸漬し、引き上げた後エ
タノール、純水の順でリンスした。このようにして、保
護膜上に炭素数の異なる２種類以上のアルカンチオール
混合物からなる自己組織化単分子膜７を形成した。それ
から、フッ素含有有機物の潤滑膜を溶液浸漬塗布法によ
って自己組織化単分子膜上に形成した。塗布条件として
は、フッ化炭素系溶剤に前記パーフルオロポリエーテル
潤滑剤を０．０００５ｍｏｌ／ｌずつの濃度で溶解した
液に前記磁気ディスクを４分間浸漬し、０．５ｍｍ／秒
の速度で引き上げた。

【００３４】潤滑剤の塗布の前に磁気ディスク表面をエ
ックス線光電子分光法と走査型トンネル顕微鏡で観察す
ると、密に充填した自己組織化単分子膜の表面に２種類
のアルカンチオールの長さの差に相当する０．１ｎｍ程
度の凹凸が形成されていることが確認された。潤滑剤の
塗布後に実施例１と同様にＦＴ−ＩＲで潤滑膜の厚さを
測定すると、１ｎｍであった。本実施例の磁気ディスク
の動摩擦係数を実施例１と同等のヘッド、測定条件で測
定したところ０．０１であった。

【００３５】実施例１と同等のＣＳＳ試験３０万回後の
動摩擦係数は０．０１６であって、２種類の長さの異な
るアルカンチオールによる自己組織化単分子膜によって
保護膜表面のダングリングボンドがマスクされ、ヘッド
との摺動を起因としたダングリングボンドによる潤滑剤
の分解反応が効果的に阻止されていることが確認され
た。

【００３６】本実施例の磁気ディスクの水に対する接触
角は、１０８度であった。実施例１と同条件で恒温恒湿
環境の放置試験では、腐食点は観測されなかった。

【００３７】〔実施例３〕図３は、本発明の第３の実施
例に関わる磁気記録媒体の概略断面図を示したものであ
る。図３において、３はスパッタ法で形成された非晶質
炭素保護膜、４はコバルト・クロム・プラチナ合金系磁
気記録膜、５はクロム・チタン合金膜、６はガラス製基
板（直径２．５インチ）、１は実施例１と同様のパーフ
ルオロポリエーテル潤滑膜、８は自己組織化単分子膜で
ある。ただし、この自己組織化単分子膜は、イオウの反
対側の終端がフッ化メチル基で置換されたアルキルチオ
ール（トリフルオロメチルウンデカンチオール）とデカ
ンチオールの２種類の分子から形成されている。

【００３８】本実施例においても実施例１と同等の連続
成膜装置、基板を使って保護膜まで形成した磁気ディス
クを用意した。その後、磁気ディスクをトリフルオロメ
チルウンデカンチオールとデカンチオールのエタノール
溶液（濃度はそれぞれ０．０００５ｍｏｌ／ｌ）に１０
分間浸漬し、引き上げた後エタノール、純水の順でリン
スした。このようにして、保護膜上に自己組織化単分子
膜８を形成した。それから、フッ素含有有機物の潤滑膜
を溶液浸漬塗布法によって自己組織化単分子膜上に形成
した。塗布条件としては、フッ化炭素系溶剤に前記パー
フルオロポリエーテル潤滑剤を０．０００５ｍｏｌ／ｌ
ずつの濃度で溶解した液に前記磁気ディスクを４分間浸
漬し、０．５ｍｍ／秒の速度で引き上げた。

【００３９】潤滑剤の塗布の前に磁気ディスク表面をエ
ックス線光電子分光法と走査型トンネル顕微鏡で観察す
ると、密に充填した自己組織化単分子膜の表面に２種類
のアルカンチオールの長さの差に相当する０．２ｎｍ程
度の凹凸が形成されていることが確認された。その割合
は、エックス線光電子分光法によるフッ素と炭素の表面
元素濃度の比較から１：１であることがわかった。ま
た、走査型トンネル顕微鏡と摩擦力顕微鏡の観察の比較
から、フッ化メチル基のほうが凸部にあることもわかっ
た。

【００４０】潤滑剤の塗布後に実施例１と同様にＦＴ−
ＩＲで潤滑膜の厚さを測定すると、１ｎｍであった。本
実施例の磁気ディスクの動摩擦係数を実施例１と同等の
ヘッド、測定条件で測定したところ０．０１であった。

【００４１】実施例１と同等のＣＳＳ試験３０万回後の
動摩擦係数は０．０１７であって、２種類の長さの異な
るアルカンチオールによる自己組織化単分子膜によって
保護膜表面のダングリングボンドがマスクされ、ヘッド
との摺動を起因としたダングリングボンドによる潤滑剤
の分解反応が効果的に阻止されていることが確認され
た。

【００４２】本実施例の磁気ディスクの水に対する接触
角は、１０８度であった。実施例１と同条件で恒温恒湿
環境の放置試験では、腐食点は観測されなかった。

【００４３】〔実施例４〕図４は、本発明の第４の実施
例に関わる磁気記録媒体の概略断面図を示したものであ
る。図４において、３はスパッタ法で形成された非晶質
炭素保護膜、４はコバルト・クロム・プラチナ合金系磁
気記録膜、５はクロム・チタン合金膜、６はガラス製基
板（直径２．５インチ）、１はパーフルオロポリエーテ
ル潤滑膜、９は自己組織化単分子膜である。ただし、こ
の自己組織化単分子膜は、イオウの反対側の終端が水酸
基で置換されたアルキルチオール（ヒドロキシウンデカ
ンチオール）とウンデカンチオールの２種類の分子から
形成されている。

【００４４】本実施例においても実施例１と同等の連続
成膜装置、基板を使って保護膜まで形成した磁気ディス
クを用意した。その後、磁気ディスクをヒドロキシウン
デカンチオールとウンデカンチオールのエタノール溶液
（濃度はそれぞれ０．０００５ｍｏｌ／ｌ）に１０分間
浸漬し、引き上げた後エタノール、純水の順でリンスし
た。このようにして、保護膜上に自己組織化単分子膜９
を形成した。それから、フッ素含有有機物の潤滑膜を溶
液浸漬塗布法によって自己組織化単分子膜上に形成し
た。塗布条件としては、フッ化炭素系溶剤にパーフルオ
ロポリエーテル潤滑剤を０．０００５ｍｏｌ／ｌずつの
濃度で溶解した液に前記磁気ディスクを４分間浸漬し、
０．５ｍｍ／秒の速度で引き上げた。パーフルオロポリ
エーテル潤滑剤としては、主鎖構造がパーフルオロメチ
レンオキサイドとパーフルオロエチレンオキサイドの共
重合体（平均分子量２８００）であり、両末端が、ピペ
ロニル官能基のものを用いた。

【００４５】潤滑剤の塗布の前に磁気ディスク表面をエ
ックス線光電子分光法と走査型トンネル顕微鏡で観察す
ると、水酸基を表面に出したものとメチル基を表面に出
したものの２種類のアルカンチオールからなる密に充填
した自己組織化単分子膜が形成されていることが確認さ
れた。その割合は、エックス線光電子分光法による酸素
と炭素の表面元素濃度の比較から１：１であることがわ
かった。

【００４６】潤滑剤の塗布後に実施例１と同様にＦＴ−
ＩＲで潤滑膜の厚さを測定すると、１ｎｍであった。本
実施例の磁気ディスクの動摩擦係数を実施例１と同等の
ヘッド、測定条件で測定したところ０．０１であった。

【００４７】実施例１と同等のＣＳＳ試験３０万回後の
動摩擦係数は０．０１８であって、２種類の長さの異な
るアルカンチオールによる自己組織化単分子膜によって
保護膜表面のダングリングボンドがマスクされ、ヘッド
との摺動を起因としたダングリングボンドによる潤滑剤
の分解反応が効果的に阻止されていることが確認され
た。

【００４８】本実施例の磁気ディスクの水に対する接触
角は、１０６度であった。実施例１と同条件で恒温恒湿
環境の放置試験では、腐食点は観測されなかった。

【００４９】〔実施例５〕本実施例では、図１に断面構
造を略示する実施例１と同様の磁気ディスクを作製し
た。ただし、潤滑剤には、炭素数が２０のポリブテンを
使用した。潤滑膜厚は、２ｎｍである。

【００５０】実施例１と同様にして、ＡｌＴｉＣ製のヘ
ッドを用いて動摩擦係数を測定すると、０．０１７であ
った。実施例１と同条件のＣＳＳ試験３０万回後の動摩
擦係数の値は、０．０２４であった。本実施例の磁気デ
ィスクの水に対する接触角は、１０６度であった。ま
た、実施例１と同条件で行った恒温恒湿環境の放置試験
では、腐食点は観測されなかった。

【００５１】〔実施例６〕本実施例では、図１に断面構
造を略示する実施例１と同様の磁気ディスクを作製し
た。ただし、潤滑剤には、炭素数が１６のフルオロエス
テルを使用した。潤滑膜厚は、１．５ｎｍである。

【００５２】実施例１と同様にして、ＡｌＴｉＣ製のヘ
ッドを用いて動摩擦係数を測定すると、０．０１６であ
った。実施例１と同条件のＣＳＳ試験３０万回後の動摩
擦係数の値は、０．０２０であった。本実施例の磁気デ
ィスクの水に対する接触角は、１０７度であった。ま
た、実施例１と同条件で行った恒温恒湿環境の放置試験
では、腐食点は観測されなかった。

【００５３】〔実施例７〕本発明による磁気記憶装置の
平面模式図及び縦断面模式図を図５（ａ）及び図５
（ｂ）に示す。この装置は、磁気記録媒体１０と、これ
を回転駆動する駆動部１１と、磁気ヘッド１２及びその
駆動手段１３と、磁気ヘッドの記録再生信号処理手段１
４を有してなる周知の構成を持つ磁気記憶装置である。

【００５４】磁気ヘッドの構造を図６に示す。この磁気
ヘッドは基体２１上に形成された記録用の電磁誘導型磁
気ヘッド、再生用の磁気抵抗効果型磁気ヘッドを併せ持
つ複合型ヘッドである。前記記録用ヘッドはコイル１８
を挟む上部記録磁極１９と下部記録磁極兼上部シールド
層１７からなり、記録磁極間のギャップ層厚は０．３μ
ｍとした。また、コイルには厚さ３μｍのＣｕを用い
た。前記再生用ヘッドは磁気抵抗センサ１５とその両端
の電極パタン２０からなり、磁気抵抗センサは共に１μ
ｍ厚の下部記録磁極兼上部シールド層と下部シールド層
１６で挟まれ、前記シールド層間距離は０．２５μｍで
ある。尚、図６では記録磁極間のギャップ層、及びシー
ルド層と磁気抵抗センサとのギャップ層は省略してあ
る。

【００５５】図７に磁気抵抗センサの断面構造を示す。
磁気センサの信号検出領域２２は、酸化Ａｌのギャップ
層２３上に横バイアス層２４、分離層２５、磁気抵抗強
磁性層２６が順次形成された部分からなる。磁気抵抗強
磁性層には、２０ｎｍのＮｉＦｅ合金を用いた。横バイ
アス層には２５ｎｍのＮｉＦｅＮｂを用いたが、ＮｉＦ
ｅＲｈ等の比較的電気抵抗が高く、軟磁気特性の良好な
強磁性合金であれば良い。横バイアス層は磁気抵抗強磁
性層を流れるセンス電流がつくる磁界によって、前記電
流と垂直な膜面内方向（横方向）に磁化され、磁気抵抗
強磁性層に横方向のバイアス磁界を印加する。これによ
って、媒体からの漏洩磁界に対して線形な再生出力を示
す磁気センサが得られる。磁気抵抗強磁性層からのセン
ス電流の分流を防ぐ分離層には、比較的電気抵抗が高い
Ｔａを用い、膜厚は５ｎｍとした。

【００５６】信号検出領域の両端にはテーパー形状に加
工されたテーパー部２７がある。テーパー部は、磁気抵
抗強磁性層を単磁区化するための永久磁石層２８と、そ
の上に形成された信号を取り出すための一対の電極２０
からなる。永久磁石層は保磁力が大きく、磁化方向が容
易に変化しないことが必要であり、ＣｏＣｒ，ＣｏＣｒ
Ｐｔ合金等が用いられる。

【００５７】磁気記録媒体１０としては、実施例１で述
べた媒体を用いた。ここで磁気記録膜の特性として保磁
力Ｈｃが２．７ｋＯｅの媒体を用いた。本実施例の磁気
記憶装置を用い、ヘッド浮上量３５ｎｍ、線記録密度２
３０ｋＦＣＩ、トラック密度１３ｋＴＰＩの条件で記録
再生特性を評価したところ４．５の装置Ｓ／Ｎが得られ
た。また、磁気ヘッドへの入力信号を８−９符号変調処
理を施すことにより、１平方インチあたり３ギガビット
の記録密度で記録再生することができた。しかも、内周
から外周までのヘッドシーク試験５万回後のビットエラ
ー数は１０ビット／面以下であり、ＭＴＢＦで１５万時
間が達成できた。

【００５８】〔実施例８〕実施例７と同様な構成である
が、再生用ヘッドの磁気抵抗センサと記録媒体の膜構成
が異なる磁気記憶装置についての実施例を以下に示す。
磁気抵抗センサは図８に示す様に、酸化Ａｌギャップ層
２３上に、磁性層に（１１１）配向をとらせるためのＴ
ａバッファ層２９が５ｎｍ、７ｎｍの第一の磁性層３
０、１．５ｎｍのＣｕ中間層３１、３ｎｍの第二の磁性
層３２、１０ｎｍのＦｅ−５０ａｔ％Ｍｎ反強磁性合金
層３３が順次形成された構造である。第一の磁性層には
Ｎｉ−２０ａｔ％Ｆｅ合金を使用し、第二の磁性層には
Ｃｏを使用した。反強磁性層からの交換磁界により、第
二の磁性層の磁化は一方向に固定されている。これに対
し、第二の磁性層と非磁性層を介して接する第一の磁性
層の磁化の方向は、磁気記録媒体からの漏洩磁界により
変化するため、抵抗変化が生じる。このような二つの磁
性層の磁化の相対的方向の変化に伴う抵抗変化はスピン
バルブ効果と呼ばれるが、本実施例では再生用ヘッドに
この効果を利用したスピンバルブ型磁気ヘッドを使用し
た。テーパー部は実施例７の磁気センサと同一構成であ
る。

【００５９】磁気記録媒体としては、実施例１で述べた
媒体を用いた。ここで磁気記録膜の特性として保磁力Ｈ
ｃが２．７ｋＯｅの媒体を用いた。本実施例の磁気記憶
装置を用い、ヘッド浮上量３５ｎｍ、線記録密度２３０
ｋＦＣＩ、トラック密度１３ｋＴＰＩの条件で記録再生
特性を評価したところ４．５の装置Ｓ／Ｎが得られた。
また、磁気ヘッドへの入力信号を８−９符号変調処理を
施すことにより、１平方インチあたり３ギガビットの記
録密度で記録再生することができた。しかも、内周から
外周までのヘッドシーク試験５万回後のビットエラー数
は１０ビット／面以下であり、ＭＴＢＦで１５万時間が
達成できた。

【００６０】〔比較例１〕実施例１と同等の基板に同条
件で非晶質保護膜までを成膜した磁気ディスクに、実施
例１と同等のパーフルオロポリエーテル潤滑剤を１ｎｍ
の膜厚で溶液浸漬塗布したものを比較例１として作成し
た。

【００６１】実施例１と同等の各種評価試験を行ったと
ころ、以下の結果を得た。 （１）動摩擦係数は０．０２であった。 （２）ＣＳＳ３０万回後の動摩擦係数は０．８に上昇し
た。ＣＳＳ３０万回後の摺動トラックには摩耗痕が観測
された。 （３）水に対する接触角は１０７度であった。また、実
施例１と同条件の恒温恒湿環境試験後の磁気ディスク表
面にはごくわずかな変色が見られた。

【００６２】〔比較例２〕実施例４と同様の回転駆動す
る駆動部と、磁気ヘッド及びその駆動手段と、磁気ヘッ
ドの記録再生信号処理手段と、比較例１で述べた磁気記
録媒体とによって構成される磁気記憶装置を作成した。
ここで磁気記録膜の特性として保磁力Ｈｃが３．２ｋＯ
ｅの媒体を用いた。

【００６３】本比較例の磁気記憶装置を用い、ヘッド浮
上量３５ｎｍ、シールド層間隔０．３５μｍ以下、線記
録密度２３０ｋＦＣＩ、トラック密度１３ｋＴＰＩの条
件で記録再生特性を評価したところ４．５の装置Ｓ／Ｎ
が得られた。また、磁気ヘッドへの入力信号を８−９符
号変調処理を施すことにより、１平方インチあたり３ギ
ガビットの記録密度で記録再生することができた。しか
し、内周から外周までのヘッドシーク試験５万回後のビ
ットエラー数は８００ビット／面以上であり、ＭＴＢＦ
は９万時間以下であった。

【００６４】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によると、
磁気記録膜と保護膜とを有する磁気記録媒体において、
保護膜上に、自己組織化単分子膜を形成し、自己組織化
単分子膜の上に有機物潤滑剤から成る薄膜を形成するこ
とによって、潤滑剤が保護膜表面にあるダングリングボ
ンドや汚染物から隔離されるので、ヘッドとの摺動によ
るトライボ化学反応に誘起される潤滑剤の分解が抑えら
れて、潤滑性能が低下することなく、長期に安定した耐
摺動特性と耐候性を備えた磁気記録媒体を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による磁気ディスクの一例の概略断面
図。

【図２】本発明による磁気ディスクの他の例の概略断面
図。

【図３】本発明による磁気ディスクの他の例の概略断面
図。

【図４】本発明による磁気ディスクの他の例の概略断面
図。

【図５】磁気記憶装置の概略図であり、（ａ）は平面模
式図、（ｂ）はそのＡ−Ａ’縦断面図。

【図６】磁気ヘッドの断面構造を示す立体模式図。

【図７】磁気ヘッドの磁気抵抗センサ部の断面構造の模
式図。

【図８】磁気ヘッドの磁気抵抗センサ部の断面構造の模
式図。

【符号の説明】

１…有機物潤滑剤からなる薄膜、２…自己組織化単分子
膜、３…非晶質炭素保護膜、４…磁気記録膜、５…クロ
ム膜、６…ガラス製基板、７…炭素数の異なる２種類以
上のアルカンチオールから成る自己組織化単分子膜、８
…異なる炭素数で異なる最表面化学種を２種以上含む自
己組織化単分子膜、９…最表面に異なる化学種を２種以
上含む自己組織化単分子膜、１０…磁気記録媒体、１１
…磁気記録媒体駆動部、１２…磁気ヘッド、１３…磁気
ヘッド駆動部、１４…記録再生信号処理系、１５…磁気
抵抗センサ、１６…下部シールド層、１７…上部シール
ド記録磁極兼用層、１８…コイル、１９…上部記録磁
極、２０…導体層、２１…基体、２２…信号検出領域、
２３…シールド層と磁気抵抗センサの間のギャップ層、
２４…横バイアス層、２５…分離層、２６…磁気抵抗強
磁性層、２７…テーパー部、２８…永久磁石層、２９…
バッファ層、３０…第一の磁性層、３１…中間層、３２
…第二の磁性層、３３…反強磁性層

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも磁気記録膜とその上に設けら
   れた保護膜とを有し、前記保護膜上に自己組織化単分子
   膜が形成されており、前記自己組織化単分子膜上に有機
   物潤滑剤からなる薄膜が形成されていることを特徴とす
   る磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 少なくとも磁気記録膜とその上に設けら
   れた保護膜とを有し、前記保護膜上に水平方向の分子間
   隔が０．２ｎｍ以上１ｎｍ以下の実質的に一定の間隔で
   並ぶ水平面並進対称性を持った自己組織化単分子膜が形
   成されており、前記自己組織化単分子膜上に有機物潤滑
   剤からなる薄膜が形成されていることを特徴とする磁気
   記録媒体。
3. 【請求項３】 前記自己組織化単分子膜がイオウ原子を
   前記保護膜側に配向した、炭素数３以上３０以下のアル
   カンチオールから形成されてなることを特徴とする請求
   項１及至２記載の磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 前記自己組織化単分子膜が炭素数の異な
   る２種類以上のアルカンチオール混合物からなることを
   特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の磁気記録
   媒体。
5. 【請求項５】 前記自己組織化単分子膜のアルカンチオ
   ールの保護膜と反対側の終端のメチル基が水酸基、アミ
   ノ基、フッ化メチル基のいずれか１つあるいは２つ以上
   の基で置換されてなることを特徴とする請求項３又は４
   記載の磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 前記アルカンチオールはイオウ原子と反
   対側の終端がメチル基とフッ化メチル基からなる２種類
   のアルカンチオールであり、フッ化メチル基を持つアル
   カンチオールの炭素数がメチル基を持つアルカンチオー
   ルの炭素数より多く、フッ化メチル基を持つアルカンチ
   オールの分子数が自己組織化単分子膜の全分子数の５％
   以上８０％以下であることを特徴とする請求項４記載の
   磁気記録媒体。
7. 【請求項７】 前記有機物潤滑剤の主鎖構造がパーフル
   オロポリエーテル系高分子、炭化水素もしくはフッ化炭
   素のいずれか、又はその２つ以上の混合物から成ること
   を特徴とする請求項１及至６記載の磁気記録媒体。
8. 【請求項８】 前記有機物潤滑剤からなる薄膜の厚さが
   ０．２ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることを特徴とする請
   求項１〜７のいずれか１項記載の磁気記録媒体。
9. 【請求項９】 前記保護膜が非晶質炭素、ケイ素含有非
   晶質炭素、窒素含有非晶質炭素、ホウ素含有非晶質炭
   素、酸化ケイ素、酸化ジルコニウム及び立方晶窒化ホウ
   素から選ばれる少なくとも１つの材料で構成されて成る
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項記載の磁
   気記録媒体。
10. 【請求項１０】 少なくとも磁気記録膜とその上に設け
    られた保護膜とを有し、前記保護膜上に自己組織化単分
    子膜が形成されており、前記自己組織化単分子膜上に有
    機物潤滑剤からなる薄膜が形成されている磁気記録媒体
    と、前記磁気記録媒体を記録方向に駆動する駆動部と、
    記録部と再生部とを備える磁気ヘッドと、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手段と、
    記録再生信号処理手段とを有することを特徴とする磁気
    記憶装置。