JPH0652585A - 光磁気ディスク - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 チルト角が小さく、浮上式磁気ヘッドの吸着
や接触がなく、かつ上部保護層の膜厚変動の影響の小さ
な光磁気ディスクを提供する。 【構成】 光磁気ディスクの表面を、フィラー無添加の
下部樹脂層とフィラーを添加した上部樹脂層の２層で保
護し、フィラーの平均粒径ａを１〜９μｍ、フィラー濃
度ｘを０.５〜４０ｗｔ％、上部樹脂層の膜厚ｙを２〜
１３μｍで、かつｙ／ａ≧１.４５＋０.０３３ｘ とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の利用分野】この発明は、磁界変調記録方式で用
いる光磁気ディスクの、樹脂保護層に関する。

【０００２】

【従来技術】光磁気ディスクの樹脂保護層にフィラーを
含有させ、適度な表面粗さを付与することが知られてい
る。 (1) 特開平２−４０１４９号公報： 紫外線硬化樹
脂に潤滑剤とフィラーを混入する。 (2) 特開平３−１５７８３６号公報： 紫外線硬化樹
脂にフィラーと静電防止剤と潤滑剤を含有させる。 (3) 特開平３−１５７８３７号公報： 紫外線硬化樹
脂にフィラーと静電防止剤と潤滑剤を含有させ、樹脂保
護層はフィラーなしの下部層とフィラー等を含有させた
上部層の２層とする。 (4) 特開平４−６４９３６号公報： 紫外線硬化樹
脂にフィラーを添加し、表面粗さＲａを１０〜５０ｎｍ
とする。

【０００３】上記の(1)〜(3)の技術では、フィラーの平
均粒径が１μｍ以下と小さいため必要な表面粗さが得ら
れず、潤滑剤を樹脂保護層に添加して、浮上式磁気ヘッ
ドのヘッドクラッシュやヘッド吸着を防止する。しかし
潤滑剤を添加すると、樹脂保護層の表面硬度が低下する
ため、好ましくない。次に特開平４−６４９３６号公報
では適切な表面粗さが得られるが、樹脂保護層をフィラ
ーを含有させた樹脂の単層とするため、フィラーによっ
て基板に複屈折異常が発生するとともに、高温高湿中等
で光磁気録層に腐食が発生する。

【０００４】

【発明の課題】この発明の課題は、(1) 表面粗さへの
上部樹脂層の膜厚変動の影響が小さく、(2) 潤滑剤な
しで適切な表面粗さを得ることができるとともに、上部
樹脂層の成膜が可能で、(3) 表面粗さがほぼ全面に渡
って均一で、局所的な突起がなく、(4) これらのため
に浮上式磁気ヘッドの吸着やクラッシュがなく、(5)
チルト角が小さく、かつ光磁気記録層の腐食や、基板に
複屈折異常が生じない、光磁気ディスクを提供すること
にある。

【０００５】

【発明の構成】この発明は、合成樹脂基板の一方の面
に、少なくとも光磁気記録層と樹脂保護層とを、この順
に積層した光磁気ディスクにおいて、前記樹脂保護層
を、フィラー無添加の下部樹脂層と、フィラーを添加し
た上部樹脂層の２層で構成するとともに、下部樹脂層の
膜厚を２〜１３μｍとし、フィラーの濃度をｗｔ％単位
でｘ，上部樹脂層の膜厚をμｍ単位でｙ，フィラーの平
均粒径をμｍ単位でａとして、 ０.５≦ｘ≦４０， ２≦ｙ≦１３， １≦ａ≦９， ｙ／ａ≧１．４５＋０．０３３ｘ としたことを特徴とする。

【０００６】

【発明の作用】発明者の知見によれば、磁界変調記録方
式の光磁気ディスクでは、ディスクの浮上式磁気ヘッド
との接触面の表面粗さＲａは、中心線平均粗さで１０ｎ
ｍＲａ以上が必要である。１０ｎｍＲａ未満では、特に
樹脂保護層表面にタバコのやに等の付着物があるとヘッ
ドの吸着が発生し易い。一方磁気ヘッドの浮上特性を安
定させるには、１０ｎｍＲａ以上の表面粗さがあるだけ
でなく、ディスクの表面粗さが均一であることが必要で
ある。またディスクの量産性を向上させるには、上部樹
脂層の膜厚に対する表面粗さの依存性が小さい方が良
い。表面粗さを均一にしかつ表面粗さの膜厚依存性を小
さくするには、上部樹脂層の膜厚ｙ（μｍ単位）とフィ
ラーの平均粒径（μｍ単位）とに、 ｙ／ａ≧１．４５＋０．０３３ｘ (1) の関係を持たせれば良い。式(1)が成立する範囲では、
上部樹脂層の膜厚ｙがフィラーの平均粒径ａに比べて充
分大きいため、上部樹脂層にフィラーによる局部的な突
起がなくなり、ディスクの表面粗さが全面に渡ってほぼ
均一となる。このため浮上量が２μｍ程度と小さな浮上
式磁気ヘッドを用いても、ディスクのどの点でもヘッド
吸着やヘッドクラッシュがなく、安定にヘッドを浮上さ
せることができる。しかも表面粗さの上部樹脂層の膜厚
への依存性が小さく、膜厚変動による表面粗さの変動を
防止することができる。

【０００７】表面粗さは、フィラーの平均粒径ａと濃度
ｘ，上部樹脂層の膜厚ｙで定まる。表面粗さを１０ｎｍ
Ｒａ以上とするには、フィラー含有量ｘを０．５ｗｔ％
以上で平均粒径ａを１μｍ以上とする必要がある。次に
フィラー含有量ｘが４０ｗｔ％を超過すると、スピンコ
ート前の粘度が激増しスピンコート不能となる。上部樹
脂層の製法をスピンコートに限定するものではないが、
上部樹脂層の成膜の容易さの点から、フィラー含有量ｘ
の上限を４０ｗｔ％とする。このためフィラー含有量ｘ
は、０.５〜４０ｗｔ％となる。フィラーの平均粒径ａ
が１μｍ未満では、前記のように１０ｎｍＲａ以上の表
面粗さが得られない。平均粒径ａが９μｍを越えると、
樹脂保護層の膜厚（下部樹脂層と上部樹脂層の合計）が
１５μｍを超過する。以下に示すように下部樹脂層には
最低でも２μｍ以上の膜厚が必要であり、平均粒径ａが
９μｍを超過すると式(1)を満たすために必要な上部樹
脂層の膜厚ｙが１３μｍを超過し、合計膜厚が１５μｍ
を超過する。合計膜厚が１５μｍを上回ると、チルト角
が５ｍｒａｄを超過する。

【０００８】樹脂保護層の膜厚は、下部樹脂層に２μｍ
以上が必要で、２μｍ未満では上部樹脂層のフィラーの
影響で基板に複屈折異常が発生するとともに、光磁気記
録層の腐食が生じ易くなる。また上部樹脂層にも２μｍ
以上の膜厚が必要で、２μｍ未満ではクラッシュ時等の
ヘッドとの接触で上部樹脂層が剥離する。次に下部樹脂
層と上部樹脂層の合計膜厚が１５μｍを越えると、ディ
スクの機械特性の一つであるチルト角が５ｍｒａｄを越
えてしまった。なおＩＳＯ規格ではチルト角を５ｍｒａ
ｄ以下と定めている。これらのことから下部樹脂層の膜
厚は２〜１３μｍとなり、上部樹脂層の膜厚ｙも２〜１
３μｍとなる。

【０００９】フィラーの材料には例えば、ＳｉＯ2，Ａ
ｌ2Ｏ3，Ｓｉ3Ｎ4，ＳｉＣ，ＣｄＳ，ＺｎＳなどの絶縁
性のセラミック材料や、ＩＴＯ，Ｓｂ−ＳｎＯ2，Ｓｂ2
Ｏ3，ＩｒＯ2，ＭｏＯ2，ＮｂＯ2，ＰｔＯ2，ＲｕＯ2，
ＷＯ2等の導電性酸化物、ＭｏＣ，ＮｂＣ，ＴａＣ，Ｔ
ｉＣ，ＷＣ等の導電性炭化物、ＮｂＮ，Ｔａ2Ｎ，Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＮ，ＶＮ等の導電性窒化物等や、メラミンホル
ムアルデヒド，ポリエチレンテレフタレート，ポリウレ
タン，ＡＢＳ，ポリエチレンホモポリマー，アクリル樹
脂セルロース，ナイロン，ポリカーボネート，ポリエス
テル，ポリエチレン・ステレン重合体，ビニル重合体，
各種共重合体等の樹脂を用い、単独もしくは２種以上混
合して用いる。

【００１０】また下部樹脂層、上部樹脂層の樹脂材料
は、アクリル系、エポキシ系、ポリエステル系、アクリ
ル酸エステル系、ウレタンアクリル系等の、紫外線硬化
樹脂や、熱硬化樹脂等があるが、硬化処理が簡単で量産
性に富んだ紫外線硬化樹脂が好ましい。

【００１１】

【実施例】図３に光磁気ディスクの構造を示す。図にお
いて、１はポリカーボネート等の樹脂やガラス等の基板
で、一方の主面上に光磁気記録層２を例えばスパッタリ
ングで形成する。スピンコーティングにより、フィラー
無添加の単味の樹脂からなる下部樹脂層３と、フィラー
を添加した上部樹脂層４を形成する。５は上部樹脂層４
に添加したフィラーである。同様に基板１の他の主面上
に、スピンコーティングにより紫外線硬化樹脂のハード
コート層６を形成する。

【００１２】実施例では、光磁気記録層２に、窒化ケイ
素の第１誘電体層，Ｇｄ−Ｄｙ−Ｆｅ系の光磁気記録
層，窒化ケイ素の第２誘電体層、及びＡｌ反射層を順次
積層したものを用いた。またハードコート層６には、導
電性のアクリル系樹脂を用いた。樹脂保護層は下部樹脂
層３と上部樹脂層４からなり、下部樹脂層３にはウレタ
ンアクリル系の紫外線硬化樹脂を２〜１３μｍ厚に形成
したものを用い、上部樹脂層４にはアクリル系紫外線硬
化樹脂にＳｉＯ2フィラー５を含有させて２〜１３μｍ
厚に形成したものを用いた。

【００１３】下部樹脂層３と上部樹脂層４の合計膜厚は
４〜１５μｍが好ましく、１５μｍ以上ではチルト角が
増加する。またフィラー５の平均粒径は１〜９μｍと
し、上部樹脂層４の膜厚ｙとフィラー５の平均粒径ａ、
フィラー５の濃度ｘは、式(1)を満たすように定める。
なおこの明細書では、膜厚ｙや平均粒径ａはμｍ単位
で、濃度ｘはｗｔ％単位で示す。

【００１４】光磁気ディスクの特性を評価するため、下
部樹脂層３や上部樹脂層４の膜厚、フィラー５の粒径ａ
と濃度ｘを変化させ、表１，表２，図２に示すサンプル
を作製した。なお表面粗さは、触針式の表面粗さ計で１
ｍｍ走査し、中心線平均粗さＲａを測定した。

【００１５】

【膜厚とフィラー濃度】下部樹脂層３の膜厚を５μｍと
し、上部樹脂層４に含有させるフィラー５の平均粒径ａ
を１〜９μｍ、フィラー濃度ｘを０.３〜４５ｗｔ％の
範囲で変化させ、上部樹脂層４の膜厚ｙと表面粗さ（Ｒ
ａ）の関係を調べた。結果の一部を表１に示す。

【００１６】

【表１】 表 １ 試料 フィラー平均 濃度 上部樹脂層 ｙ／ａ ｙ／ａ 表面粗さ 接触音 判定 粒径ａ ｘ 膜厚ｙ 実際 理論値 (nmRa) 有無 Ａ−１ １ ４０ ２.５ ２.５ ２.７７ １３２ 有 × Ａ−２ １ ４０ ３.１ ３.１ ２.７７ ４３ 無 ○ Ａ−３ １ ４０ ５.２ ５.２ ２.７７ ４２ 無 ○ Ａ−４ ４ １０ ６.７ １.７ １.７８ １４７ 有 × Ａ−５ ４ １０ ７.４ １.９ １.７８ ９０ 無 ○ Ａ−６ ４ １０ １０.１ ２.５ １.７８ ８２ 無 ○ Ａ−７ ９ ０.５ ９.８ １.１ １.４７ ９６ 有 × Ａ−８ ９ ０.５ １３.３ １.５ １.４７ １７ 無 ○ Ａ−９ ９ ０.５ １６.２ １.８ １.４７ １５ 無 ○ Ａ−１０ ４ ０.３ ６.３ １.６ ８ 2) × Ａ−１１ ４ ４５ 1) × Ａ−１２ ０.５ ４０ １.５ ３.０ ７ 2) × 1) 粘度が高すぎ、スピンコート不能 2) 樹脂層表面にタバコのやにを付着させた際にヘッド
吸着発生 3) 接触音は浮上テスト時の、磁気ヘッドとの接触によ
る音の有無を示す 4) ｙ／ａの理論値は、式(1)でのｙ／ａの下限を示す 5) 判定は、表面粗さと接触音の有無、磁気ヘッドの吸
着の有無、スピンコートの可否に関するもので、最終判
定にはこれ以外にチルト角の検討が必要。

【００１７】フィラー濃度ｘが０.３ｗｔ％のＡ−１０
では濃度が低いために表面粗さが１０ｎｍＲａ未満であ
り、４５ｗｔ％のＡ−１１では濃度が高いために樹脂の
粘度が急激に増加しスピンコートが不能となった。この
ことからフィラー濃度ｘは、０.５〜４０ｗｔ％に限ら
れた。Ａ−１〜９は表面粗さが１０ｎｍＲａ以上である
が、Ａ−１〜２，Ａ−４〜５，Ａ−７〜８の間で急激な
表面粗さの変化があり、これは式(1)の範囲外から範囲
内の膜厚への変化に対応する。そして式(1)を満たすＡ
−２〜３，Ａ−５〜６，Ａ−８〜９の中では、上部樹脂
層の膜厚ｙに対する表面粗さの依存性が小さく、安定な
表面粗さが得られる。これらの試料に浮上量の小さい浮
上式磁気ヘッドを用いて浮上テストを行い、ディスク回
転数を３０００ｒｐｍ，ヘッド荷重を６ｇｆ、浮上量を
２μｍとすると、式(1)を満たさず膜厚ｙにより急激な
表面粗さの変化が生じるＡ−１，４，７ではヘッドとデ
ィスクの接触音が微小に発生した。これに対して式(1)
を満たし、膜厚ｙに対して表面粗さが安定なＡ−２，
３，５，６，８，９では接触音は発生せず、安定な浮上
特性を示した。

【００１８】図２に、フィラー５の平均粒径ａを４μｍ
とした場合について、濃度ｘや膜厚ｙと表面粗さとの関
係を示す。なおこれ以外の平均粒径でも、同様の結果が
得られた。図２の枠で示した領域がこの発明の範囲であ
り、領域の左上の曲線は膜厚と表面粗さの関係に急激な
変化が生じる点をつないだものである。図２から明らか
なように、この曲線上の点よりも膜厚ｙを増すと、表面
粗さの膜厚ｙへの依存性が減少し、表面粗さがほぼ一定
になる。この曲線上の点をプロットしたものが、式(1)
である。

【００１９】図１に、式(1)の意味を示す。図２での表
面粗さと膜厚ｙとの関係の変曲点の値をプロットする
と、図１の直線付近の７点が得られる。これらの点を直
線近似したものが式(1)であり、その意味は図２の曲線
よりも右側に膜厚があることと同じである。なお発明者
は、フィラー５の平均粒径ａを４μｍ以外として同様の
実験を行ったが、やはり式(1)が成立した。次に表１の
データを実施例と比較例（表１での判定結果）に従って
プロットしたものが、○や▲の記号である。式(1)によ
り、光磁気ディスクの表面粗さに関する特性を表現する
ことができる。表１で示したように、上部樹脂層４の膜
厚ｙが２μｍ未満の領域はヘッドの吸着や上部樹脂層４
の剥離が生じ易い領域である。またフィラー濃度が４０
％超は、粘度が増しスピンコートが困難になる領域であ
る。さらに膜厚ｙが１３μｍ超は、膜厚の増加によりチ
ルト角に問題が生じる領域である。

【００２０】図２に戻り、枠で囲んだ領域の中の鎖線の
右側を示す領域を考える。これは式(1)をさらに限定し
た領域である。フィラー平均粒径をａ，フィラー濃度を
ｘ，上部樹脂層４の膜厚をｙとすると、この領域は、以
下の不等式(2)で示される。 ０.５≦ｘ≦ １ｗｔ％の時 ｙ≧１.４ａ １＜ｘ≦ ５ｗｔ％の時 ｙ≧１.６ａ ５＜ｘ≦１０ｗｔ％の時 ｙ≧１.９ａ １０＜ｘ≦２０ｗｔ％の時 ｙ≧２.２ａ ２０＜ｘ≦３０ｗｔ％の時 ｙ≧２.５ａ ３０＜ｘ≦４０ｗｔ％の時 ｙ≧２.８ａ

【００２１】

【膜厚とフィラーの平均粒径】下部樹脂層３と上部樹脂
層４の膜厚を変え、不等式(2)を満たす試料Ｂ−１〜６
を作製した。これに関する試験結果を表２に示す。ディ
スクの読み出し面を偏光顕微鏡で観察したところ、下部
樹脂層のないＢ−６ではフィラー５の存在位置で複屈折
異常が見られたが、他の下部樹脂層のある試料では見ら
れなかった。次に浮上式磁気ヘッドを用いて、コンタク
ト・スタート・ストップテスト（ディスク回転数３００
０ｒｐｍ，ヘッド荷重４ｇｆ）を１サイクル１３秒で１
０万回行った。上部樹脂層４の膜厚を１.５μｍとした
Ｂ−１では上部樹脂層４の剥離が生じたが、他の２μｍ
以上の試料では見られなかった。機械特性の一つである
チルト角は、樹脂保護層の膜厚が１５μｍを越えるＢ−
５では５ｍｒａｄを越えたが、膜厚が１５μｍ以下の試
料ではチルト角は５ｍｒａｄ以下であった。なおＩＳＯ
規格ではチルト角は５ｍｒａｄ以下である。次にこれら
の試料を８０℃，９０％ＲＨで１０００時間投入して、
外観検査を行ったところ、Ｂ−６で光磁気記録層２に腐
食が発生したが、他の下部樹脂層３がある試料では腐食
は見られなかった。以上により、信頼性を得るためには
下部樹脂層３の膜厚を２〜１３μｍとし、上部樹脂層４
の膜厚を２〜１３μｍとする必要があることが判明し
た。

【００２２】フィラー５の平均粒径ａについては、表１
の試料Ａ−１２の平均粒径０.５μｍでは、表面粗さが
１０ｎｍＲａ未満となった。表２の試料Ｂ−５の平均粒
径１０μｍでは、式(1)を満たすためには上部樹脂層４
に１３μｍ超の膜が必要となる。このことからフィラー
５の平均粒径ａは１〜９μｍがよい。

【００２３】

【表２】 表２ 試料 平均粒径 フィラー濃度 樹 脂 保 護 層 膜 厚 （μｍ） ａ（μｍ）ｘ（ｗｔ％） 下部樹脂層 上部樹脂層 合計 Ｂ−１ １ ４０ １０ １.５ １１.５ Ｂ−２ １ ４０ １０ ２ １２ Ｂ−３ １ ４０ １２ １２ １４ Ｂ−４ ９ ０.５ ２ １３ １５ Ｂ−５ １０ ０.５ ２ １４ １６ Ｂ−６ ９ ０.５ ０ １２ １２ 試料 複屈折 ヘッドによる チルト角 （ｍｒａｄ） 判定 異常 上部層の剥離 Ｂ−１ 無 有 １．４ × Ｂ−２ 無 無 １．６ ○ Ｂ−３ 無 無 ４．５ ○ Ｂ−４ 無 無 ４．８ ○ Ｂ−５ 無 無 ５．６ × Ｂ−６ 有 無 ４．５ 1) × 1) 腐食発生

【００２４】

【発明の効果】この発明では、(1) 表面粗さへの上部
樹脂層の膜厚変動の影響が小さく、(2) 潤滑剤なしで
適切な表面粗さを得ることができるとともに、上部樹脂
層の成膜が可能で、(3) 表面粗さがほぼ全面に渡って
均一で、局所的な突起がなく、(4) これらのために浮
上式磁気ヘッドの吸着やクラッシュがなく、(5) チル
ト角が小さく、かつ光磁気記録層の腐食や、基板に複屈
折異常が生じない、光磁気ディスクが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例での、フィラー濃度ｘと上部樹脂層
の膜厚ｙとの関係を示す特性図

【図２】 実施例での、上部樹脂層の膜厚ｙと表面粗
さとの関係を示す特性図

【図３】 実施例の光磁気ディスクの断面図

【符号の説明】

１ 基板 ２ 光磁気記録層 ３ 下部樹脂層 ４ 上部樹脂層 ５ フィラー ６ ハードコート層

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂基板の一方の面に、少なくとも
   光磁気記録層と樹脂保護層とを、この順に積層した光磁
   気ディスクにおいて、 前記樹脂保護層を、フィラー無添加の下部樹脂層と、フ
   ィラーを添加した上部樹脂層の２層で構成するととも
   に、 下部樹脂層の膜厚を２〜１３μｍとし、 フィラーの濃度をｗｔ％単位でｘ，上部樹脂層の膜厚を
   μｍ単位でｙ，フィラーの平均粒径をμｍ単位でａとし
   て、 ０.５≦ｘ≦４０， ２≦ｙ≦１３， １≦ａ≦９， ｙ／ａ≧１．４５＋０．０３３ｘ としたことを特徴とする光磁気ディスク。