JPH0453025A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ 本発明は磁気記録媒体に関し、特に磁気ディスク装置な
どの用途に好適で、耐摩耗性に優れた。 機械的信頼性の高い磁気記録媒体に関する。

【従来の技術】

外部記憶体として用いられる磁気ディスク等の磁気記録
媒体は、一般に種々の基板上に磁性層が形成されたもの
であるが、記録再生の際にその表面が磁気ヘッド等によ
り高速で摩擦されることがある。従来から、この摩擦に
よる性能劣化を防くために、ディスク表面に潤滑剤を付
与する方法が取られている。また、潤滑剤としては、米
国特許第３７７８３０８号に開示されるようなパーフル
オロポリエーテル等の弗素化炭素泊が磁気記録媒体の好
ましい潤滑剤として知られ、この種の潤滑剤を磁気ディ
スクの潤滑剤として適切に使用することが重要な課題と
なっている。 ところで、上記潤滑剤を磁気ディスクなどの磁気記録媒
体に適用する場合、潤滑剤が多い程磁気記録媒体の耐久
性は向上する。しかし７その一方。 磁気記録媒体表面に付与される潤滑剤の量が多すぎると
１例えば磁気ディスク装置の場合には１回転停止時にヘ
ッドとディスク表面間の吸着力が増大し２．装置駆動開
始時にディスクあるいはヘッド等が損傷したり、装置が
即動不可能になる場合がある。］：記ヘッド・ディスク
間の吸着力は、ディスク表面に存在する潤滑剤が大きく
影響をケ４えることはＪ二連の通りであるが、磁性層等
を多孔質化しこの中に潤滑剤を含浸させることにより磁
性層表面の潤滑剤量を適切に制御する方法が、従来より
提案されていた（特開昭５３−１０４２０２．号公報）
。また、この方法を磁性層が薄い高記録密度の媒体にま
で適用できる方法として、下層膜に潤滑剤を含浸させ該
潤滑剤を磁性膜を通し２て表面に順次供給させる方法も
提案されていた（特開昭６３　１９３３２５号公報）。 ｒ発明が解決し７ようとする課題】 上記従来技術は、潤滑剤を常に一定量磁気記録媒体表面
に保持するという観点からの配慮がまだ」−分ではなく
１機械的信頼性に関し問題があった、すなわち、磁気記
録媒体表面の潤滑剤は、ヘッドなどによる摩擦等により
損失するが、その後この表面潤滑剤は、磁性膜及び下層
膜等に含浸された潤滑剤が表面に染み出すことにより補
給される。しか１７．その表面潤滑剤巣ば、含浸潤滑剤
量の減少とともに次第番コ減少し、媒体表面に上台な旦
の潤滑剤量が保持できなくなり、ヘッド・クラッシュが
起こる頻度が高まる。 本発明の目的は、磁気記録媒体表面の潤滑剤の飛散損失
が起こっても、常に一定１ｔＩ７）潤滑剤を表面に保持
できる磁気記録媒体を提案することにある。 【課題を解決するための手段） 上記目的各達成するために、磁気記録媒体内部の少なく
とも一部分の潤滑剤の含浸濃度が、磁気記録媒体表面最
近値の潤滑剤の含浸濃度より高い構造とし、７た。その
磁気記録媒体の潤滑剤の含浸プロファイルを、模型的に
第１図に示した。 一般に、磁気記録媒体は、磁性膜および基板で構成され
、必要に応じて磁性膜上に保護膜を、磁性膜と基板の間
に下層膜を設けて構成され、る６ごの磁気記録媒体中に
潤滑剤が含浸される構造の媒体では、磁気記録媒体表面
から記録媒体の深部まで連なった孔が形成され、この孔
の中に潤滑剤が含浸される。含浸される潤滑剤量は、自
ずと孔密度により制約され、孔密度に応じた潤滑剤含浸
状態のディスクが実現される。したがって、＃滑剤が含
浸し得る孔の密度を、磁気記録媒体の表面最近傍の孔密
度より、記録媒体深部に孔密度が高い部分があるような
構造の磁気記録媒体をつくり。 該孔に孔を満たすに十分な量の潤滑剤を含浸させれば２
本発明の磁気ディスクが実現される。但し、潤滑剤は濃
度勾配を作るのに十分に含浸されていれば良く孔全体を
完全に満たす必要はない。 第１図に示す記号で言い替えるなら、以下のようになる
。記録媒体中の潤滑剤濃度をＣ（ｘ、ｔ）で表わすとき
、潤滑剤の飽和含浸濃度Ｃｓ　（ｘ）は？ｌＩ！ｌ滑剤
の含浸可能な孔密度と一致する。本発明の磁気記録媒体
の構造は、磁気記録媒体表面最近値の潤滑剤飽和濃度Ｃ
５（Ｌ−）を用いて、以下のように書ける。 Ｃｓ、（ｘ）＞Ｃｓ　（Ｌ−）　　となるような領域ｘ
１＜ｘ＜Ｘ２　がある。 磁性膜単層の磁気記録媒体でも上記構造は実現できるが
２例えば、磁性膜の下に潤滑剤が含浸される下層膜が設
けられた磁気記録媒体の場合には、具体的には以下のよ
うな構造で実現する。該石層膜に含浸された潤滑剤の含
浸濃度が、磁気記録媒体表面最近値の潤滑剤含浸濃度よ
り高い部分があるように磁気記録媒体をつくる。もちろ
ん、下層膜の全ての領域に亙って磁性層表面最近値の潤
滑剤飽和濃度より、下層膜の潤滑剤飽和濃度が高くなる
ような磁気記録媒体でもよい。そのときの条件は以下の
式で表わせる。 Ｃｓ　（ｘ）　＞Ｃｓ　（Ｌ−）　　　Ｏ＜ｘ＜Ｌまた
だしＩＬｉは下層膜の膜厚で、上記の濃度は全て膜中の
体積割合で表わした。 ［作用］ 磁性膜、下層膜等の孔中に含浸された潤滑剤分子は、潤
滑剤分子の濃度勾配により、濃度の高い方から低い方へ
、その濃度勾配に比例して膜中を拡散機構に従って移動
する。 第２図及び第３図に基づいて、膜中および表面の潤滑剤
の移動機構を下層膜を有する場合について定式化する。 磁性膜および下層膜の潤滑剤の拡散方程式は、以下のよ
うに書ける。 ａ　ｘ、　　　　　　　ａ　ｔ ｉ）ｘａ　ｔ ただし、Ｃｍ、Ｃｕは、それぞれ、磁性膜中および下層
膜中の潤滑剤濃度、　ＤＩＩｌ、　Ｄｕは、潤滑剤の拡
散定数である。 また、下層膜と基板の界面では、潤滑剤が基板側に流れ
込まないという条件から、下記の式が成り立つ。 Ｘ 磁性膜と下層膜の間の潤滑剤の流れが保存されるという
条件から。 ａｘ　　　　　　　　ａｘ が成り立つ。 ところで、磁性膜表面では、潤滑剤の流束１′）Ｉｌｌ
（ａｃｍ／ａｘ、）は、磁性膜内部から染み出す潤滑剤
量と表面から内部に染み込む潤滑剤量の和になる。染み
出す潤滑剤量は２表面近傍の磁性膜の潤滑剤濃度に比例
するため、比例定数をＫｏとして、ＫｏＣｍとなる。ま
た、染み込む潤滑剤量は、表面に存在する潤滑剤量に比
例するため、この比例定数をＫｉ９表面表面潤滑剤量Ｉ
”ｓとして。 Ｋ　ｊ、　Ｔ”　ｓ　　と書ける。したがって４表面の
境界条件として以下の式が成り立つ。 例えば６表面の潤滑剤がヘッドによる摩擦などにより除
去された後４表面の潤滑剤が徐々に回復する場合には９
式（５）に従って回復する。この場合、長時間経過した
後は平衡状態に達し４表面への、あるいは表面からの潤
滑剤の流れが止まるため、以下の式が成り立つ。 Ｘ したがって、平衡状態に於ける表面潤滑剤量はｒｓ　（
ｏｏ）　＝　（Ｋｏ／Ｋｉ）　Ｃｍ　（Ｌ、　ｏｏ）　
　　　　（７）となり４表面近傍の磁性膜中の潤滑剤濃
度に比例する。この結果から分かるように、磁性膜表面
近傍の潤滑剤濃度を一定に保つことが出来れば、磁気記
録媒体表面の潤滑剤量を常に一定に保つことができる。 表面潤滑剤の経時的変化を、第４図、第５図、第６図お
よび第７図に示す潤滑剤濃度分布が異なる４種類のケー
スについて、模型的に比較してみる。第４図に示すよう
な、含浸した潤滑剤濃度が内部になるに従って減少する
潤滑剤含浸プロファイルをもつ磁気記録媒体では１表面
の潤滑剤が除去されるに従って、平衡状態に到達したと
きの潤滑剤の濃度は、内部、表面ともに次第に減少する
。これに対して、第５図に示されるような、含浸した潤
滑剤濃度が内部になるに従って増加する潤滑剤含浸プロ
ファイルをもつ磁気記録媒体では。 潤滑剤の濃度は、内部では減少するが、表面では一定に
保たれる。すなわち、磁気記録媒体表面最近傍の潤滑剤
濃度は、第４図では最初から次第に減少するが、第５図
では初期には、表面潤滑剤の変化が殆ど無い。従って４
式（７）から推定されるように、第５図の方がヘッド等
による摩擦により除去される潤滑剤を、長時間・多数回
に互って一定に回復・維持することが出来る。また、第
４図および第５図は傾斜状の潤滑剤含浸プロファイルの
場合であるが、第６図および第７図に示すような階段状
の潤滑剤含浸プロファイルの構造を比較した場合にも同
様に、第７図の方が２表面潤滑剤維持効果が高い。なお
、磁性膜の耐摩耗性は磁性膜表面の空隙率に関係し、空
隙率が大きいと耐摩耗性が悪くなり限界値がある。この
意味で。 第４図と第５図、及び第６図と第７図では、表面近傍の
飽和濃度を一定にして比較している。 本発明の磁気記録媒体は、第５図および第７図に示され
るように、磁気記録媒体内部に、磁気記録媒体表面最近
傍の潤滑剤含浸濃度より、潤滑剤含浸濃度が高い部分が
存在し、その濃度勾配により、磁気記録媒体表面の潤滑
剤は、内部の潤滑剤に補足さ才１で、量が殆ど変化する
ことなく、＄１．：〜定り一保持される３ ［実施例） 以〜トに本発明の実施例を挙げ、更に詳細に説明する。 実施例〕 磁性層形成用の塗料（磁性塗料）は、磁性粉（ＣＯ被着
γ−Ｆｅ２０．）６００’ｆｆ１ｊｉ部、補強剤（α−
Ａｌ、○、）２．０重量部、エポキシ／フェノール系結
合剤（エポ゛キシ樹脂、フェノール樹脂。 ポリビニールブチラールの混合物）３８０重量部に溶剤
を適宜加えて、ニーダおよびボールミルによｉ）混練を
↑）い調整Ｉ、た、また、磁性膜を埠・孔質化するため
に、１：記磁性塗料に結合剤に対して１５重屡ヅ、の熱
分解性添加物（ブテンオキシ［−とプロピレンオキシド
の共重合体）を加えて塗料を調整した。 下Ｍ膜形成用の塗料は１升磁性粉（ゴ１０．）５ξ・０
重足部、−丁ボキシ／＝ノ工ノール系結合剤４５０重量
部１ニア容剤を適宜加えて調整し、た。なお。 熱分解性添加物（ブテンオキシドとプロピＬ・ンオキシ
ドの共重合体）を結合剤に対１．７′−３０ｖ、ｒ　ｔ
、％加えて塗料を調整し、八〇 磁気デ′イスクは、■−記のよう１．準佑された塗料を
用いて、ド記の手順で作成しまた。先“ず、下層膜用の
塗料をフルミニラム合金基板十に塗布［２で乾燥し７カ
。この下Ｍ膜を１８０℃で２時間硬化（１次硬化）【１
．所定の面粗さ・膜＊（１，５μｍ）になるよう１こ加
、〕−川、また。次に、この下層膜手番、−磁性塗料を
塗；ｌ’ｌ＋’　Ｌ、乾燥さゼた。王の後、磁性と膜表
面を研磨加重シ２．所定の磁性ｉ＊ｃｏ。：３　ｌ１ｎ
１）になるように仕］・げた。更にこの磁気ディスクの
表面に、潤滑剤（パーフルオロポリエーテル：千ンテフ
［］−ス社製ｒフォンブリン」）を一定ｊｉｌ：１布し
て磁気フ′イスクを作成し、た。潤滑剤の濃度分布？ｑ
ＳＩＭＳ　（Ｓｅｃ、ｏｎｄａｒｙ　　ＩｏｎＭ　ａ　
ｓ　ｓ　　Ｓ　ｐ　ｅ　ｃ：　ｔ　ｒ　ｏ　ｓ　ｃ　ｏ
　ｐ　ｙ　　）と赤外分析により評価したところ、第８
図の（ａ）４、示されるａ′ａ剤勿布が得られた４、す
なオ〕も９丁層膜中の重均潤滑剤濃度ＩＪ約１８６８体
積％、磁性膜中の平均潤滑剤濃度は約８．３体積％であ
った。 また、磁気ディスクの単位面積あたりの潤滑剤付着量は
、５８３ｍｇ／ｍ”であった。 比較例１ 下層膜形成用の塗料に対する熱分解性添加物（ブテンオ
キシドとプロピレンオキシドの共重合体）の量を結合剤
に対して、１０重量％とじ、下層膜形成用６．３μｍの
下層膜を形成した以外は、実施例１と同様の方法で磁気
ディスクを作成した。実施例と同様に潤滑剤の濃度およ
び付着量を評価したところ、第８図の（ｂ）に示す潤滑
剤分布が得られた。下層膜中の平均潤滑剤濃度は約４．
６体積％、磁性膜中の平均潤滑剤濃度は約８゜１体積％
、ディスクの単位面積当りの付着量は５９７　ｍ　ｇ　
／’　ｍ”であった。 比較例２ 下Ｎ膜形成用の塗料に熱分解性添加物を添加せずに、下
Ｎ膜膜厚約１．４μｍの下層膜を形成し。 た以外は、実施例］と同様の方法で磁気ディスクを作成
し、た。実施例と同様に潤滑剤の濃度および付着量を評
価したところ、第８図の（ｃ）に示す潤滑剤４）布が得
られた６下層膜中の平均潤滑剤濃度は約１．１体積％、
磁性膜中の平均潤滑剤濃度は約７．３体積％、ディスク
の単位面積当りの何着量は７１．、　ｍ、　ｇ　／　ｍ
　２であった。 ところで、磁気ディスクの表面に存在する潤滑剤量は、
ＥＳＣＡ　（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　　５ｐｅｅ−ｔｒｏｓ
ｅｏｐｙ　　ｆｏｒ　　ＣｈｅｍｊｃａｌＡ　ｎ　ａ　
］、　ｙ　ｓ　ｉ　ｓ　）で評価できることが知られて
いる１、また、磁気ディスク表面の潤滑剤はＡｒ＋イオ
ン等を用いたスパッタにより１条件１．：よっては、磁
性膜を殆どスパッタすることなく２表面の潤滑剤を取り
去ることが出来る。 第９図に１表面潤滑剤のスパッタ回数に対する依存性、
すなわち表面潤滑剤の回復特性を示す。 上記実施例］および比較例１，２で作成した磁気ディス
ク表面をスパッタした後６−７分経過した表面の潤滑剤
を、ＥＳＣＡにより分析した結果である。縦軸に示した
値は、ＥＳＣＡのＣ（Ｉｓ）ピークの潤滑剤に起因する
ピーク強度と、パイングーに起因するピーク強度の比を
示ｉｏこの値が大きいほど表面に存在する潤滑剤の量が
多いことを示す。図から分かるように、実施例］８の磁
気ディスクは潤滑剤の回復能力が高く、繰り返し７のス
パッタに対し２．殆ど一定の値に回復することが６）か
る。これに対し、で、比較例１および比較例２の磁気デ
ィスクでは２表面の潤滑剤がスパッタにより除去さ汎る
ど２回復する表面潤滑剤量が急激に少なくなることが分
かる。この理由は、比較例２の磁気ディスクについては
、含浸した全潤滑剤量が、実施例１４：比べて少ないた
めと考えらムる。 し１かし、比較例〕の磁気ディスクには、実施例１と殆
ど同量の潤滑剤が含浸されているにもかかわらず、繰り
返しのスパッタに対する表面潤滑剤の回復能力が小さい
。これは、比較例］には本発明の特徴である潤滑剤含浸
量の濃度勾配が存在しないためである。 ちなみに、実施例１の磁気ディスクの表面潤滑剤の回復
特性に関し、シミュＬ／　＝ジョンした結果を第１０図
及び第３１図に示す。　式（］）から（７）に示した潤
滑剤の拡散メカ７ズムｌ、１γ２２．′こ、潤滑剤が拡
散するものと仮定【１１．実験的１：”求めた拡散定数
Ｄｍ、ｕ（但Ｉ、５．磁性膜とト層膜では同じ値りであ
ると仮定した。）およびｌ（ｏ、に−ｉを用いてシミュ
レーションしまた７、ただし、潤滑剤の初期濃度゛は、
第１０図に示されるよ・うな甲純化された形を取るもの
として近似し、た。第１１図り、′示されるように２表
面の潤滑剤が一旦、全て除去されても、約１分後には表
面潤滑剤が殆ど丸通りに回復する。また、磁性膜の潤滑
剤は、Ｆ層膜の潤滑剤により第１０図のように補給され
９表面近傍の潤滑剤濃度は元の状態に回復する。この現
象は、Ｖ−′！膜の潤滑剤濃度が、磁性膜の表面近傍の
潤滑剤濃度になるまで続く。このシミュＬ／−ジョン結
果は、初期潤滑剤濃度、拡散定数、および潤滑剤拡散モ
デルが近似であるため、実験結果と完全に一致するわけ
ではないが、実施例］の構造の特徴をよく表わしでいる
。 以、に、実験およびシミュレーションで示したように、
磁性膜の下に潤滑剤が含浸されるＦ層膜が設けられた磁
気記録媒体に於て、該Ｔ−層膜中に含浸された潤滑剤の
含浸濃度が、磁気記録媒体表面最近値の潤滑剤含浸濃度
より高い部分があるような磁気記録媒体では２表面の潤
滑剤が除去されても２元の量に近い潤滑剤が繰り返し回
復する。また１以上の実施例および比較例から分かるよ
うに、上記構造は、下層膜を持たない磁性膜のみの磁気
ディスクでも、磁性膜内部に上述の構造が取られていて
も、同様の効果が得られることは明がである。すなわち
、磁性膜の磁気記録媒体表面最近値の潤滑剤含浸濃度よ
り、該磁気記録媒体内部の少なくとも一部分の方が、潤
滑剤含浸濃度が高いような構造を持つ磁気記録媒体は、
上記実施例と同様に優れた潤滑剤回復特性を示すことは
、原理からして明かである。 【発明の効果） 本発明によれば４以上説明したように磁気記録媒体表面
の潤滑剤が摩擦等により除去されても。 表面の潤滑剤は元に近い状態に回復する３、したがって
、磁気記録媒体表面の潤滑膜は、長時間、経時変化を起
こずことなく維持されるため４機械的信頼性が高く、ヘ
ッド・クラッシュ等の問題が発生することがない。また
１本発明の構造は、塗布型磁気ディスクだけでなく、ス
パッタ、あるいはメツキディスク等の磁気記録媒体に関
しても、同様の効果が期待できることは言うまでもない
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気記録媒体の潤滑剤含浸プロファイ
ルを示す図、第２図は本発明の磁気記録媒体の断面構造
の模型図、第３図は本発明の磁気記録媒体に於ける潤滑
剤の拡散現象定式化に用いた座標系を示す図である。ま
た、第４図、第５図、第６図、及び第７図は、磁気記録
媒体表面の潤滑剤が逐次除去された際、磁気記録媒体に
含浸された潤滑剤と表面近傍の潤滑剤濃度が時間的に変
化する様子を示す模型図、第８図は磁気記録媒体の８１
！Ｉ滑剤含浸プロフアイルをＳＩＭＳで分析した結果を
示す図、第９図は、磁気記録媒体表面の潤滑剤をスパッ
タ除去した後に、回復する様子をＥＳＣＡで分析した結
果を示す図、第１０図は。本発明の磁気記録媒体の表面
潤滑剤を除去した後に、磁性膜および下層膜中の潤滑剤
濃度が変化する様子を計算機シミュレーションした結果
を示す図、第１１図は、本発明の磁気記録媒体の表面潤
滑剤を除去した後に、表面の潤滑剤が回復する様子を計
算機シミュレーションした結果を示す図である。 １　・基板、２・・下層膜、３・・・磁性膜、４・・・
表面潤第 ？ 口 表面潤虜制 ＸＩ　　　　　　　　　　Ｘ２ 基級〃・うの距離 第４目 第夕目 第 目 石丘気ディス９に面ｐ・うりＹＰＪ膝　（Ｐｌ−）第 ７目 又へ°ツク同数

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気記録媒体表面最近傍の潤滑剤含浸濃度より、該
   磁気記録媒体内部の少なくとも一部分の方が潤滑剤含浸
   濃度が高く、この濃度勾配により上記磁気記録媒体表面
   に潤滑剤が供給されることを特徴とする磁気記録媒体。 ２、磁性膜の下に潤滑剤が含浸される下層膜が設けられ
   た磁気記録媒体に於て、該下層膜中の潤滑剤含浸濃度が
   、磁気記録媒体表面最近傍の潤滑剤含浸濃度より高い部
   分が少なくとも一部分存在し、この濃度勾配により上記
   磁気記録媒体表面に潤滑剤が供給されることを特徴とす
   る磁気記録媒体。