JPH0359488B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［産業上の利用分野］ この発明は磁気デイスク及び磁気ヘツドを有す
る構造体に関する。この構造体では磁気ヘツドに
面する磁気デイスク側面が磁性粒体を重合体バイ
ンダ中に分散してなる磁性層からなつている。ま
た潤滑膜がこの磁性層上に設けられ、磁気ヘツド
の基体がこの潤滑剤を吸着しがちである。 ［背景技術とその問題点］ 西独特許出願公告第2839378号によれば、少な
くとも一方の面に磁性層を有する磁気デイスクが
知られており、この磁性層は重合体のバインダ及
び通常の添加剤中にほどよく分散させられた磁性
粒体を含んでいる。磁性層の表面には潤滑剤の薄
膜が複覆され、磁性層が高回転数で磁気ヘツドと
相互作用を行う動作時に、この潤滑剤の膜が磁気
デイスクと磁気ヘツドとの摩耗を減らすにちがい
ない。潤滑剤としてペルフルオロポリエーテル油
混合物を用いることも上述西独特許出願公告から
知られている。しかしながらこの潤滑剤塗布は十
分に実効あるものではなかつた。そしてこれはさ
らに付加的な問題を引き起こした。即ち多分表面
張力の非均一性に起因してであろうが、潤滑剤が
磁性層を完全に湿潤することがなく、そのかわり
に他の部位に微視的な小滴を形成したのである。
磁気ヘツドがデイスクから潤滑剤を拾い上げでし
まうこともまた見出された。具体的には磁性層上
に潤滑剤の小滴が形成された部位のみでなく、均
一な潤滑剤コーテイングがある部位からも拾い上
げられた。そして後者の部位においては除去潤滑
材にかわつて今まで湿潤であつた領域から潤滑剤
が流れてくる。この潤滑剤の置き換えは不完全に
しか行われない。このように潤滑剤が拾い上げら
れるのは潤滑剤が磁気ヘツド形成基板の材料にも
被着するからである。そして所定時間だけ磁気ヘ
ツドが磁性層に対して停止していると、以上の結
果から潤滑剤が毛細管現象により磁気ヘツド下面
から磁気ヘツド及び磁性層の間の空隙に引下げら
れる。この場合潤滑剤は当初磁気ヘツドにより拾
い上げられその裏面に小滴状となつているもので
ある。上述空隙への引下げの結果として磁気ヘツ
ド及び磁性層は相互に固着する。磁気ヘツドがか
なり長い時間停止しており、またそれゆえ粘着力
が相応に強いものであれば、レコードキヤリアの
再スタート時に磁気ヘツドはそのホルダから裂け
てしまうであろう。 ［発明の目的］ この発明は潤滑化された磁性層及び磁気ヘツド
からなる構造体であつて実質的に磁気ヘツドによ
る潤滑剤の拾い上げが除去されたものを提供する
ことを目的としている。 ［発明の概要］ 被着促進層及び含浸の双方は個々にこの目的を
達成する。ただ、これらを長期的使用やストレス
のある条件下で安定性よく実効あらしめるには、
また被着促進層及び含浸の材料の選定並びに潤滑
剤の選定にできるかぎりに自由度をもたせるため
には、被着促進層及び含浸を構造体中に組合わせ
て使用することに利点がある。 磁性層上に被着される層は化学結合によつて、
従つて大変堅固に磁性層に結合される。以下では
この層を被着促進層と呼ぶ。被着促進層及び潤滑
剤の間の被着力は潤滑剤の分子間凝集力よりもか
なり大きなものである。従つて磁性層について完
全な湿潤（塗布）が達成される。しかし、潤滑層
の被着促進層への結合はヴアン・デル・ワールス
結合によつているので潤滑剤は単に被着促進層を
湿潤させるのみでなく両方の層の間の結合を極め
て良好のものとする。被着促進層はまた「自己恐
怖症」（auto phobia）というような効果によつ
て引き起こされる潤滑剤の磁性層への塗布を阻止
できる。 コーテイング材料を基体例えば磁性層に被着す
ると基体に直接隣接するコーテイング分子がその
基体に向つて整列することが可能となる。このよ
うな整列の結果、基体に被着しているコーテイン
グ材料の分子のうち予め定められた分子グループ
のみが、基体に隣接していないコーテイング分子
へと伸びることができる。この基体に隣接してい
ない分子はコーテインググループの主たる部分を
なす。ここで「自己恐怖症」効果はつぎのことに
基礎を置く。即ち、上述分子グループにおいては
主たる部分をなすコーテイング分子の被着がこれ
らコーテイング分子相互の凝集よりも小さく、こ
のためコーテイング材料は均一層をなすより小滴
をなす傾向を示すということである。 この発明の被着促進層を適用すれば磁性層に均
一且つ良好な被着で潤滑剤を被着することもでき
る。他の効果はもし潤滑剤が磁性層の具体的な部
位から除去されてもその部位の周辺から潤滑剤が
流れてきて除去されたものと置き換わるというこ
とである。即ち磁気ヘツドは潤滑剤の塗布されて
いないいかなる部位にも決して当たらないという
ことである。なお、上述潤滑剤の除去は磁気ヘツ
ドとの相互作用によつてなされるものである。 磁気ヘツドの下面、正面及び背面への含浸（即
ち被着緩和層の形成）はまさしく磁性層上の被着
促進層に比し全く逆効果のものである。即ち潤滑
剤が磁気ヘツド基体に比較的強固に被着するのを
減少させることである。上述の効果は「自己恐怖
症」効果によつても引き起こされる。例えば単分
子潤滑層を形成する分子を用いて含浸または被着
緩和層を作るのである。ここでこの単分子潤滑層
は、他の潤滑剤分子の単分子層への被着力が他の
潤滑剤分子相互の凝集力より小さくなるような態
様で形成されたものである。この結果、単分子潤
滑層を付加的な潤滑剤は単分子潤滑層をわずかに
しか塗布しない。即ち付加的な潤滑剤は良好には
被着しない。潤滑剤が磁気ヘツド基体にあまり被
着しなくなるため、この基体が磁気ヘツドから潤
滑剤を拾い上げることがなくなるか、あるいは無
視し得る程度にしか拾い上げない。このため磁性
層の個々の部分で潤滑剤が減少することがなくな
る。磁気ヘツドが実際にはもはやより大なる滴で
潤滑剤を拾うことがなくなるため、またこの結果
として磁性層及び磁気ヘツド基体の間を潤滑剤が
移動する物理的条件（毛細管効果）ももはやなく
なるため、磁気ヘツドがもはやレコードキヤリア
の静止状態では（毛細管抑圧）磁性層に固着し得
ないということがさらに一層重要である。 潤滑剤の磁気レコードキヤリアへの被着性を磁
性層上の被覆層によつて改善するような構造は既
知である。しかしこの既知の構造体のうちの２つ
（西独特許出願公告第2648303号及び西独特許出願
公開第1965482号）においては磁性層は重合体中
に磁性粒子を分散させたものではなく金属からな
るものであり、また磁性層の表面を酸化して被着
促進層を生成するものであり、さらに潤滑剤の被
着促進剤への結合はヴアン・デル・ワース結合に
よるのでなく化学的な水素架橋（hydrogen
bridge）または単に吸着によつてなされている。
磁性粒子が有機バインダ中に分散している唯一既
知の磁性層においては固形潤滑剤の層と液状潤滑
剤の層とが磁性層上に被覆されており、この固形
潤滑層は明らかに化学結合によつては磁性層に結
合されていない この発明で開示される方法は極めて単純であ
り、また商業的に入手できるシリレート化添化物
が多数あることからこの発明では一方では磁性層
材料及び使用潤滑材に最も適合した被着促進層を
生成し得、他方磁気ヘツド基体の材流及び潤滑剤
に最も適合した被着緩和層を生成し得る。 ［実施例］ 第１図の構造体は磁性層１、この磁性層１の表
面３に被着された被着促進層４、この被着促進層
４上に被着された潤滑層５及び磁気ヘツド２を有
している、この磁気ヘツド２は磁性層１からわず
かに離間されている。被着緩和層９は含浸により
なりこれが磁気ヘツド２の下面６を被覆してい
る。 磁気ヘツド２は薄膜磁気ヘツドとなつている。
しかしこの発明の構造体は他の種類の磁気ヘツド
を採用してもよい。 薄膜磁気ヘツド２は小さなセラミツクブロツク
の形態を採る基体を有しており、薄膜マグネツト
は書き込み及び読み出しに適当なものである。セ
ラミツクブロツクは台架形状であり、長さ４mm、
幅３mm及び高さ0.75mmである。そしてその下面に
は比較的幅広で平坦な溝が長軸に平行に形成され
ており２つの狭いスキツド（滑材部）だけが残る
ようになつている。これらスキツドは台架の一端
領域で約１度の角度で上向に傾斜している。基体
は磁気デイスク上に懸架され、スキツドが下方を
向いている。この場合回転磁気デイスクは台架の
下方でその長軸と平行に回転する。この回転は上
向傾斜のスキツドがわ端部から他の端部へという
ものである。台架の正面及び背面には蒸着によつ
て２つの薄膜マグネツトが形成されている。そし
て磁気ヨークが下方に即ちスキツドへと案内さ
れ、また導体コイルがヨークの１つずつに巻回さ
れている。薄膜マグネツトはアルミニウム酸化物
で被覆される。 第１図の構造体は被着促進層４とともに層９を
有するので既知の構造体に対する基本的な改善は
達成されるけれども、層４のみまたは層９のみを
含む構造体もまた磁気ヘツドによる潤滑剤の拾い
上げを解消するのに用い得る。 磁性層１は基体上に被覆される。この基体は通
常アルミニウムを基調とする金属板からなつてい
る。そして磁性層１は有機バインダ中に酸化鉄粒
子を分散してなつている。有機バインダは例えば
（必らずしもそうある必要はない）エポキシ樹脂
からなり、そして典型的にはビスフエニルＡエプ
クロロヒドリン型のエポキシ樹脂からなる。潤滑
剤としてペルフルオロポリエーテルを用いると被
着促進層４は好ましくは表面３上の遊離水酸基及
びペルフルオル化または少なくとも部分的にペル
フルオル化されたシリレート（sililate）添加物
の間の反応生成物からなる。適切なシリレート添
加物の典型的な代表例の構造式はつぎのようなも
のである。 ｎ−C₆F₁₃−CH₂−CH₂−SiCH₃Cl₂ ｎ−C₆F₁₃−CH₂−CH₂−SiCl₃ CF₃CH₂−CH₂−SiCH₃（OCH₃）₂ CHF₂−（CF₂）₃−SiCl₃ これらすべての化合物は明らかにシリコンにつ
いて比較的長い炭素鎖を有し、この炭素鎖は必要
であれば少なくとも２つのフツ素原子をグルーピ
ングするエーテルを含み、このフツ素原子が具体
的には連鎖の遊離端に末端炭素を有する化合物を
形成する。 上述の物質の１つから生成された被着促進層と
エポキシ樹脂及びFe₂O₃からなる磁性層の共同作
用が一方で、またペルフルオロポリエーテル油か
らなる潤滑層の共同作用が他方で第２図の参照の
もとで説明される。この第２図においては磁性層
１が酸素架橋によつて被着促進層４に連結されて
いる。磁性層１と層４をなす分子との間の連結は
この磁性層１の表面３の遊離水酸基とシリレート
添加物ｎ−C₆F₁₃（CH₂）₂−Si（CH₃）X₂との化学
反応により実現される。ここでＸはハロゲンのよ
うな反応基またはメトキシ基を表わす。被着促進
層４をなす物質はそれゆえ純粋な化学的結合で、
そしてその結果として極めて堅固に磁性層１に結
合する。明らかなことに、磁性層１の表面３上の
酸素架橋の数はわずかではあるけども、これら酸
素架橋に結合している残りのシリレート添加物が
実際上磁性層１の均一被覆体を形成する。シリレ
ート添化物の量が比較的多いからである。とりわ
け親水基を含む均一カバーは酸素架橋を加水分解
から擁護するうえで最適である。採用されるシリ
レート添加物の構造からして、また分子中の反応
基の位置からして、結局被着促進層４の表面であ
つて磁性層４と離間して対抗する面はCH₃基から
なつている。これらCH₃基は潤滑剤のCF₂基と相
互作用し得、ヴアン・デル・ワールス結合が形成
される。このような結合は十分に強く、潤滑剤を
強固に被着促進層４に固定する。ただしこの結合
は純粋な化学結合に較べ弱く、それゆえ潤滑剤分
子は被着促進層４の表面に平行に容易にシフトす
る。被着促進層を設けないときには潤滑剤が完全
には（接触角０度以上）磁性層を湿潤せず、それ
ゆえに、また活性の不均一性（すなわち、微視的
には極性点及び非極性点が相互に接近して存在す
る）も一因となつて、潤滑剤が磁性層上に小適を
形成しがちであるが、ここでは潤滑剤が単に被着
感進層４上に（接触角０度で）拡散するのみでな
く被着促進層４への顕著な化学親和力を呈する。
このような理由とともに、被着促進層４の面が活
性均一でありそれゆえ均一な表面張力を有すると
いうわけで、被着促進層４の面は完全に潤滑層５
で被覆される。潤滑層５は好ましくはつぎのよう
な態様で形成する。すなわちシリレート添加物の
溶液を例えば浸漬、スプレイまたはスピン・オン
によつて磁性層上に塗布する。そののち磁気デイ
スクを乾燥雰囲気中例えば乾燥器中で乾燥させ
る。室温で約１日間あるいは約100度の温度で約
２時間とする。この反応において、好ましくはハ
ロゲンまたはアルコール基からなるシリレート添
加物の反応基が磁性層表面上の水酸基の水素と反
応して水素ハロゲン化合物またはアルコールを生
成し、そしてシリコンが酸素架橋を介して基体と
結合する。この際単官能シランが用いられれば単
分子層が形成される。２また３官能シランの場合
には加水分解により多層構成を生成することがで
きる。 磁気ヘツド２の基体は好ましくはTiC／Al₂O₃
焼結体から構成する。この生成物中の酸化アルミ
ニウム組成物は磁性層と同様に基体表面に遊離水
酸基を呈する。これら極性基はガスまたは液体中
の極性基と相互作用をなし得、それゆえそのよう
な極性基の下でガス及び液体に吸引作用を加え
る。薄膜磁気ヘツドの基体として用い得る材料は
他にもある。具体的にはこれら材料が全体として
または部分的に酸化的であるような場合には、こ
れら材料もまたその表面に極性基を有し、それゆ
え対応する構造を有するガスまたは液体を吸収す
る。ただし、TiC／Al₂O₃焼結体は特に有益な特
質を有するので、また上に指摘したように、この
焼結体はその被着特性ゆえに主要な材料群の代表
として考えられているので、以下の説明ではもつ
ぱらTiC／Al₂O₃焼結体の磁気ヘツド基体に言及
することとする。ただし、以下の説明は他の材料
にも適用し得ることはもちろんである。 ペルフルオロポリエーテルすなわち極めて弱い
表面張力を有する化合物は極めて強い極性基を含
む。この弱い表面張力はここで主に検討される種
類の磁気デイスクの潤滑剤にとつては有益なこと
である。また磁気ヘツド２の基体は以上のことか
ら潤滑材分子を拾い上げ、この結果、潤滑材は基
体表面、少なくともその一部に塗布される。すな
わち接触角は0゜とさほどかわらない。上で検討し
た問題は以下の場合に特に顕在する。これは磁気
デイスク表面上に潤滑材の小滴が形成されるよう
な場合である。すなわち磁気ヘツドによつて潤滑
材が吸着させられ、磁気ヘツドが磁気デイスクに
固着してしまうのである。これは磁気ヘツドの下
面及び磁気デイスク表面の間に働らく毛管作用の
影響下で磁気ヘツドの後、前に被着している潤滑
材が磁気ヘツド及び磁気デイスクによつて引張ら
れるからである。 この発明に従えば磁気ヘツドが潤滑材を吸着す
るのを阻止することができる。それというのも磁
気ヘツド２の下面６、前面７及び後面８にそれぞ
れ被着緩和層が設けられているからである。この
層の好ましい例は化学的結合で磁気ヘツド基体に
結合され、且つこの基体から離間して対抗するそ
の表面においては潤滑剤と化学的に余り関連のな
い基を主に有する。この被着緩和層は好ましくは
被着促進層と同様の態様で形成する。シリレート
添加物がここで用いられる。このシリレート添加
物は一方の手に付いているシリコン位置に、基体
表面の遊離水酸基と反応する基を有し、且つ他方
の手に付いているシリコンが有機残留物を具備
し、この残留物の末端基が基体表面に対して離間
して対抗し、またこの末端基が潤滑剤例えばペル
フルオロポリエーテル油と化学的に関連がないと
いう条件を満すものである。被着緩和層を生成す
るためのシリレート添加物としては一般式で示さ
れる以下の合成物を使用できる。 R¹R²R³SiX₁，R¹R²SiX₂及びR¹SiX₃ ここでＸは−Cl、−OCH₃、−OC₂H₅、または−
OSO₂−CF₃を表わし、 またR¹R²R³はCH₃−、C₂H₅−、−C₆H₁₃、−
C₁₈H₃₇−、−C₆H₅、部分的にフルオル化されたア
ルキル基または

【式】である。 基体表面上に付いた水酸基の個数が比較的少な
いにもかかわらず、有機残留物がシリコン原子と
結合して基体表面を完全に被覆する。残留物は比
較的大量であるからである。このような完全な被
覆は酸化シリコン化合物の加水分解を阻止し、さ
らに基体の全表面にわたつての張力の実質的な均
一化を確かなものとする。上述のように被着緩和
層を付着しているので、基体と潤滑材の間の接触
角度は、非処理の基体表面に関する値即ち0゜より
若千大きいだけの値から31゜にいたる値まで上昇
している。すなわち潤滑材の磁気ヘツド基体への
被着が顕著に削減されている。 薄膜磁気ヘツドの基体への潤滑剤被着緩和は、
自己恐怖症効果を維持する層を化学的に基体表面
に結合生成することによつても実現することがで
きる。すなわちそのような態様でも基体による主
要な潤滑材の拾い上げを阻止し、これによつて基
体が磁気デイスクに固着するのを妨げることが可
能である。 ［実施例］ 以下具体例を挙げてこの発明を詳細に説明す
る。具体例１〜３はビスフエノールＡ−エピクロ
ロヒドリンを基調とするエポキシ樹脂中に酸化鉄
粒子を分散させてなる磁性層上に潤滑材としてペ
ルフルオロポリエーテル油を塗布したものに言及
している。具体例１では被着に作用する層を加え
ず、他方具体例２、３ではこれを加えている。具
体例４〜７はTiC／Al₂O₃焼結体からなる薄膜磁
気ヘツドの基体が、潤滑材として働らくペルフル
オロポリエーテルに対してどのように作用するか
に関するものである。具体例５〜７では基体を被
着作用層で被覆している。具体例４はそうなつて
いない。 以下の表は潤滑剤被着に影響を付与する層を形
成する具体例において採用されたシリレート添加
物を示す。また具体例１〜３に関してはデイスク
あたり所定潤滑材をどのくらいの量とするかを示
し、また潤滑材の被覆の均一性の目安としての
1σ−バリユーを示す。また具体例１〜３では磁
性層及び潤滑剤の間の接触角を示し、さらに具体
例４〜７では基体と潤滑剤との間の接触角ならび
にコーテイング基体と潤滑材との間の接触角を示
す。

【表】 ツドの基体 ン

［具体例 １〜３］ 具体例１〜３及び５においては磁気デイスクは
それぞれに処理された。具体例１では潤滑剤被着
調整層は何ら塗布されなかつた。具体例２及び３
では磁気デイスクをまず回転させながら浸漬を行
なつた。具体例２ではヘキサメチルジシラザンの
10％溶液中にであり、具体例３ではｎ−C₆F₁₃−
（CH₂）₂−Si（CH₃）−Clの10％溶液中にである。
これはフレオン中で５分間行われた。この過程の
間、磁性層はシリレート添加物と密に接触するよ
うになされた。こののち乾燥雰囲気例えば乾燥器
中で100℃の乾燥処理が行われた。これら３つの
具体例すべてにおいて、以降磁性層上に潤滑剤が
塗布された。この潤滑剤はこののちこすり込ま
れ、さらに余分なものがワイプオフされた。具体
例２はヘキサメチルジシラザンからなり磁性層上
に形成された層の効果を示す。保持された潤滑材
は未処理の磁性層上に付いているものより少ない
のである。これは驚くにあたらない。なぜならヘ
キサめチルジシラザンは少なくとも部分的にフル
オル化された物質というものではなく、そしてそ
れゆえ塗布された層及び潤滑剤の間にヴアン・デ
ル・ワールス結合がありえないからである。ただ
し、ヘキサメチルジシラザンに関するテストでは
潤滑剤のコーテイングの均一性がコーテイングな
しの磁性層に較べかなり良好であることがわかる
（1σ−バリユー）。具体例３のように層が実際的
にペルフルオル化されたシリレート添化物で生成
されるなら、具体例１及び３との比較からする
と、コーテイングなしの磁性層との関係において
は保持潤滑剤の量がかなり増大し、また潤滑剤の
コーテイングと均一性もかなりの程度改善されて
いることがわかる。 ［具体例 ４〜７］ 具体例４においては、薄膜磁気ヘツドの基体は
被着調整層でコーテイングをしなかつた。具体例
５においてはメチルアルコール95％及び水５％の
混合物のメタクリリツク・プロピルトリメチルシ
ラン0.1％溶液であつて室温のものに１分間基体
を浸漬した。そしてそののち乾燥器中室温で12時
間乾燥を行つた。具体例６においてはGlasclad
（グラスクラツド）18の１％水溶液中に10秒間室
温で基板を浸漬した。そしてそののち乾燥器中室
温、12時間乾燥を行つた。Glasclad18はPetrach
System Inc.により販売されているシロキサンで
あり、これは商標である。具体例７においては、
基板が0.1％のｔ−ブチルジメチルクロロシラン
のトルエン溶液の110℃の還流に２時間さらされ、
そののち乾燥器で12時間乾燥させられる。このよ
うに処理された基体または具体例４のように何の
層も生成されない基体上に潤滑膜が塗布された。
そしてそれぞれの基体表面及び潤滑膜の間の角度
が測定された。これら４つの具体例の接触角を比
較すると、基体表面に被着調整層を生成すること
によつて接触角が顕著に増大し得ることがわか
る。特にｔ−ブチルジメチルクロロシランの層を
形成する場合にはなおさらである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を簡略化して示す
断面図、第２図はこの発明の被着促進層がどのよ
うに潤滑剤の磁性層への被着に作用するかを示す
模式図である。 １…磁性層、２…磁気ヘツド、３…磁性層１の
表面、４…被着促進層、５…潤滑剤。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 重合体バインダ中に磁性粒子を分散してなる
   磁性層を有する磁気媒体とこの磁気媒体の磁性層
   上に対抗して配される磁気ヘツドとからなる構造
   体において、上記磁性層の表面が被着促進単分子
   層で被覆され、この単分子層は ｎ−C₆F₁₃−CH₂−CH₂−SiCH₃Cl₂ ｎ−C₆F₁₃−CH₂−CH₂−SiCl₃ CF₃CH₂−CH₂−SiCH₃（OCH₃）₂ CHF₂−（CF₂）₃−SiCl₃ の物質群から選択された物質と上記重合体バイン
   ダ中のOH基との間の反応生成物からなり、さら
   に上記単分子層がヴアン・デル・ワールス力によ
   つて潤滑膜と結合するようにしたことを特徴とす
   る磁気媒体・磁気ヘツド構造体。