(57)【要約】【課題】  変換素子浮上高さと磁気記録装置用保護層の構造とを維持しながら、磁気スペーシングを実質的に低減することを可能とする。【解決手段】  磁気記録媒体の基板上に、第一の磁性粒子を含有する磁性層と、当該磁性層上に形成された、第二の磁性粒子を含有する磁気記録媒体保護層とを設ける。磁気記録変換素子が保護層を有する場合には、その保護層に磁性粒子を含有させてもよい。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、
第一の磁性粒子を含有する磁性層と、
当該磁性層上に形成された、第二の磁性粒子を含有する磁気記録媒体保護層と
を有する磁気記録媒体。
【請求項２】
前記磁性層面に垂直な方向から見た場合に、第二の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｘと、第一の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙとが、
Ｘ≦Ｙ
である、請求項１に記載の磁気記録媒体。
【請求項３】
第二の磁性粒子を円柱と見なした場合の端面の円相当直径が０．３〜５００ｎｍの範囲にある、請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】
前記磁気記録媒体保護層が、ケージ構造体中に存在する第二の磁性粒子を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【請求項５】
磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための磁気記録変換素子を備えた磁気ヘッドであって、当該磁気記録変換素子が磁性粒子を含有する磁気ヘッド保護層を有する磁気ヘッド。
【請求項６】
前記磁気記録媒体の磁性層面に垂直な方向から見た場合に、前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｘ’と、当該磁性層の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙ’とが、
Ｘ’≦Ｙ’
である、請求項５に記載の磁気ヘッド。
【請求項７】
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子を円柱と見なした場合の端面の円相当直径が０．３〜５００ｎｍの範囲にある、請求項５または６に記載の磁気ヘッド。
【請求項８】
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子がケージ構造体中に存在する、請求項５〜７のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜４のいずれかに記載の磁気記録媒体を記録媒体として使用する磁気記録装置。
【請求項１０】
請求項５〜８のいずれかに記載の磁気ヘッドを使用する磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気記録装置における磁気記録媒体等に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置等の磁気記録装置においては記録密度の増大が要求されている。記録密度を増加させる一つの手段として磁気スペーシングの低減がある。
【０００３】
磁気スペーシングは、磁気記録変換素子（以下、単に変換素子とも呼称する）表面から、磁気記録媒体の磁性層上面もしくは磁性層の膜厚の半分までの間の距離で定義され、たとえば、磁気ヘッド保護層（本明細書では「ヘッド保護層」とも呼称する）の厚さ、磁気ヘッド潤滑層（本明細書では「ヘッド潤滑層」とも呼称する）の厚さ、変換素子の浮上高さ、磁気記録媒体潤滑層（本明細書では「媒体潤滑層」とも呼称する）の厚さおよび磁気記録媒体保護層（本明細書では「媒体保護層」とも呼称する）の厚さの（後者の場合は、更に磁性層の膜厚の半分の厚さを加えた）合計である。なお、ヘッド潤滑層は省略される場合もある。
【０００４】
変換素子と磁気記録媒体の距離を近づけて磁気スペーシングを低減すると、再生時には信号強度と再生分解能が増加し、記録時には記録磁界強度と記録分解能とが増加する利点がある（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、磁気スペーシングの改善（すなわち減少）は限界に近づきつつある。ハードディスク装置の磁気スペーシング改善の主な手段としては、たとえば現在までに媒体保護層の薄膜化と変換素子浮上高さの減少が実現されてきたが、変換素子浮上高さはすでに１０ｎｍ程度であり、磁気記録媒体表面の凹凸を考慮すれば、これ以上減少させることは、変換素子や磁気記録媒体の破壊につながる変換素子と磁気記録媒体表面の接触を伴う恐れが大きい。
【０００６】
媒体保護層も万一の接触から磁気記録媒体、変換素子を守る十分な堅さを維持しながら、さらに磁気記録媒体の腐食を防ぐという役目を考えると、すでに３ｎｍ程度に達している媒体保護層厚を削減するのは厳しい状況にある。従って変換素子浮上高さの減少と媒体保護層の薄膜化は限界に近づいている。変換素子の上にヘッド保護層が設けられている場合には、このような事情はヘッド保護層についても同様である。
【特許文献１】特開平９−２１９０７７号公報（段落番号０００３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決し、変換素子浮上高さおよび、媒体保護層やヘッド保護層の磁気記録装置用保護層の構造を維持しながら、磁気スペーシングを実質的に低減する新技術を提供することを目的としている。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の説明から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様によれば、基板上に、第一の磁性粒子を含有する磁性層と、磁性層上に形成された、第二の磁性粒子を含有する磁気記録媒体保護層とを有する磁気記録媒体が提供される。
【０００９】
磁性層面に垂直な方向から見た場合に、第二の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｘと、第一の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙとが、Ｘ≦Ｙであること、あるいは、Ｘ≦Ｙ／１０であること、第二の磁性粒子を円柱と見なした場合の円柱軸方向の長さが０．３〜５００ｎｍの範囲にあること、あるいは、端面の円相当直径が０．３〜５００ｎｍの範囲にあること、第二の磁性粒子の球換算直径が０．３〜５００ｎｍの範囲にあること、第二の磁性粒子について、相互に接触する磁性粒子の磁性粒子全体に対する割合が、５０％以下であること、磁気記録媒体保護層が、ケージ構造体中に存在する第二の磁性粒子を含有すること、ケージ構造体が炭素の６員環ネットワーク構造を有すること、ケージ構造体が、球状構造体、末端が封止されていてもいなくてもよいチューブ構造体、円錐構造から選ばれた構造体であること、第二の磁性粒子が鉄、コバルトまたはニッケルよりなること、第二の磁性粒子が軟磁性を有すること、第二の磁性粒子の保磁力が第一の磁性粒子の保磁力以下であること、第二の磁性粒子の飽和磁化が第一の磁性粒子の飽和磁化以上であること、磁気記録媒体保護層が、ダイアモンドライクカーボンを含有すること、第二の磁性粒子が磁気記録媒体保護層中に、２０〜９９重量％の範囲で含有されること、磁気記録媒体保護層の厚みが０．３〜５００ｎｍの範囲にあることが好ましい。
【００１０】
本発明の他の一態様によれば、たとえば磁性粒子を含有する磁性層を備えた磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための磁気記録変換素子を備えた磁気ヘッドであって、磁気記録変換素子が磁性粒子を含有する磁気ヘッド保護層を有する磁気ヘッドが提供される。
【００１１】
この好ましい態様は、上記磁気記録媒体についてと同様である。たとえば、磁性層面に垂直な方向から見た場合に、磁気ヘッド保護層中の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｘ’と、磁性層の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙ’とが、Ｘ’≦Ｙ’であること、あるいはＸ’≦Ｙ’／１０であることが好ましい。
【００１２】
本発明により、変換素子浮上高さと磁気記録装置用保護層の構造とを維持しながら、磁気スペーシングを実質的に低減することが可能となる。
【００１３】
本発明のさらに他の態様によれば、上記の磁気ヘッドや磁気記録媒体を使用する磁気記録装置が提供される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、変換素子浮上高さと磁気記録装置用保護層の構造とを維持しながら、磁気スペーシングを実質的に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。なお、図中、同一の番号は同一の要素を指す。また、本発明に係る、「（磁気記録）変換素子」、「磁気記録媒体」や「磁気記録装置」は、磁気情報の記録（書き込み）のみ、磁気情報の再生（読み取り）のみおよび磁気情報の記録と再生の両方のいずれにも使用可能である。
【００１６】
以下、本発明を主としてハードディスク装置について説明するが、本発明に係る「磁気記録媒体」には、ハードディスク装置に使用される、面内磁気記録媒体、ＳＦＭ（Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ  Ｆｅｒｒｉｍａｇｅｎｔｉｃ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｍｅｄｉａ）、垂直磁気記録媒体、パターンド媒体などが含まれる。さらに、ハードディスク装置用媒体だけでなく、記録したビットから磁束が生じるいかなる磁気記録媒体も含まれる。たとえば、磁気テープ、光磁気記録媒体、磁気カード、磁気メモリなどがある。また、本発明に係る「変換素子」は、磁束（磁界）を発生する磁極やコイル、電線であり、あるいは磁束（磁界）を検知するセンサであり、たとえば、電磁変換型コイル、ホール素子、超伝導量子干渉素子、磁気抵抗効果素子、特にＴＭＲ素子、ＧＭＲ素子などが含まれる。磁気記録媒体と変換素子を近づけるための方式は、ロード／アンロードタイプの機構で動作するもの、コンタクト・スタート・ストップの機構で動作するもの、完全浮上方式で情報を記録し、再生するもの、気液混合方式で情報を記録し、再生するもの、コンタクト方式で情報を記録し、再生するもののいずれであってもよい。さらに、本発明に係る「磁気記録装置」には、このような磁気記録媒体や磁気ヘッドを使用するすべての磁気記録装置が含まれる。特に、磁気記録媒体からの磁束（磁界）を変換素子によって検出する装置あるいは変換素子からの磁界を磁気記録媒体に照射する装置が含まれる。
【００１７】
図１はハードディスク装置の内部構造を示す模式的平面図であり、図２は、変換素子と、磁気記録媒体との関係を示す模式的横断面図（磁気記録媒体磁性層面に垂直な方向で切断した図）である。
【００１８】
このハードディスク装置は、図１に示すように磁気記録媒体１と変換素子を備えた磁気ヘッド２、磁気記録媒体１の回転制御機構（たとえばスピンドルモータ）３、変換素子の位置決め機構４および記録再生信号の処理回路（リードライトアンプ等）５を主要構成要素としている。
【００１９】
磁気ヘッド２は、図２に示すように、サスペンジョン６および磁気ヘッド２を柔軟に支持するためのジンバル７により、変換素子の位置決め機構４と連結されており、その先端に変換素子８が設けられている。磁気ヘッド２のヘッドスライダ部２１の浮上面にはヘッド保護層９とヘッド潤滑層１０が設けられている。このように磁気ヘッドは、変換素子とヘッドスライダ部とヘッド保護層とヘッド潤滑層とを構成要素とすることが多いが、先述のごとくヘッド潤滑層を欠く場合もあり、また、ヘッドスライダ部が実質的に存在しない場合もある。
【００２０】
磁気記録媒体１１は、図２の下方から基板１２、Ｃｒ下地層１３，磁性層１４，媒体保護層１５，媒体潤滑層１６等がある。各層の厚さは、ハードディスク装置の場合、媒体潤滑層で１ｎｍ程度、媒体保護層で５ｎｍ程度、磁性層で１５ｎｍ程度、Ｃｒ下地層で１０ｎｍ程度が一般的である。
【００２１】
なお、磁気記録媒体には、シード層等のその他の層が設けられる場合もあるが本図では省略してある。その他の層を有する例としては、図１３に示す面内磁気記録媒体、図１４に示す垂直磁気記録媒体を例示することができる。
【００２２】
図１３は面内磁気記録媒体の模式的断面図である。図１３では、面内磁気記録媒体２０が、基板１２上に、第１シード層２２、第２シード層２３、下地層２４、非磁性中間層２５、第１磁性層２６、非磁性結合層２８、第２磁性層２９、媒体保護層１５および媒体潤滑層１６が順次形成された構成となっている。面内磁気記録媒体２０は、第１磁性層２６と第２磁性層２９とが非磁性結合層２８を介して反強磁性的に交換結合された交換結合構造を有し、第１磁性層２６および第２磁性層２９の面内方向に配向した磁化は、外部磁界が印加されない状態では互いに反平行方向に向いている。
【００２３】
また、図１４では、垂直磁気記録媒体４０が、基板１２上に、軟磁性裏打ち層４１、シード層４２、非磁性中間層４３、垂直磁化膜４４、媒体保護層１５および媒体潤滑層１６が順次積層された構成となっている。
【００２４】
本発明によれば、基板上に、各種の情報を記録するための磁性層と、磁性層を物理的、化学的損傷から保護するための媒体保護層とを有する磁気記録媒体において、磁性層に含有される磁性粒子の他に、媒体保護層にも磁性粒子を含有させる。このことにより、磁気スペーシングを実質的に減少させることができる。
【００２５】
この様子を図３，４を使用して説明する。図３は、磁気ヘッド上の変換素子部分と、第二の磁性粒子を含まない磁気記録媒体とを例示する模式的横断面図、図４は、磁気ヘッド上の変換素子部分と、第二の磁性粒子を含む磁気記録媒体とを例示する模式的横断面図である。図３の媒体保護層１５には第二の磁性粒子が含まれていないが、図４の媒体保護層１５’には第二の磁性粒子が含まれている。各層の厚みおよび変換素子の浮上高さは図３と図４で同一である。
【００２６】
図３，４中、Ｌ１は上記第一の定義による磁気スペーシングであり、Ｌ２は第二の定義による磁気スペーシングであり、図３と図４とで変わるところはない。変換素子の浮上高さＬＨも同様である。しかしながら、図４の媒体保護層１５’には第二の磁性粒子が含まれているため、図４の磁気スペーシングは、図３の磁気スペーシングにくらべ、実質的に減少したと考えることができる。すなわち、図４の媒体保護層１５’に磁性層の機能を持たせることができる。このように考えれば、図４の場合の磁気スペーシングは、第一の定義によればＬ１１、第二の定義によればＬ２１と考えることができる。言い換えれば、媒体保護層の厚さをＬ３、磁性層の厚さをＬ４とした場合、第一の定義によれば、Ｌ３だけ磁気スペーシングが減少し、第二の定義によれば、（Ｌ３＋Ｌ４／２）−（Ｌ３＋Ｌ４）／２＝Ｌ３／２だけ磁気スペーシングが減少したと考えることができる。すなわち、本発明に係る第二の磁性粒子は、再生時には磁気記録媒体の磁束を忠実に媒体保護層表面に再現し、記録時には変換素子の磁界に容易に追従して磁化反転され、記録を補助する。
【００２７】
なお、この効果は、変換素子の浮上高さを変えることなく、再生時には信号強度と再生分解能が増加し、記録時には記録磁界強度と記録分解能とが増加するというようにとらえることも可能である。
【００２８】
本発明に係る磁性粒子には公知のどのような材料を使用することもでき、鉄、コバルト、ニッケル、これらの金属の合金、これらの金属の化合物およびそれらの混合物を挙げることができる。媒体保護層内の第二の磁性粒子の飽和磁化は大きいほど信号に寄与する。具体的には、第一の磁性粒子の飽和磁化以上の飽和磁化であることが好ましい。なお、一方で第二の磁性粒子同士の静磁気的な結合の原因となり得るため、第二の磁性粒子間の距離との兼ね合いで適切な程度を選択することが好ましい。
【００２９】
第二の磁性粒子としては、鉄、コバルト、ニッケル、これらの金属の合金、これらの金属の化合物およびそれらの混合物を挙げることができるが、後述する構造体、とりわけナノサイズの構造体を作製する場合の触媒等の役割を果たし得る意味合い等から、実用的には特に鉄、コバルトまたはニッケルが好ましい。また、磁性層からの磁束を忠実に反映するには、第二の磁性粒子が軟磁性であることが好ましい。つまり、変換素子による高速書き込みに追従する程度に保磁力が小さいことが好ましい。この目的において、第二の磁性粒子として、たとえばハードディスク装置の記録ヘッド磁極材料に用いられるような材料、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金を適用することも可能である。この場合、第二の磁性粒子はあたかも変換素子の一部のように機能する。一方で、熱擾乱によるノイズを抑制するための適度な保磁力（数百Ｏｅ程度）があってもよい。具体的には第一の磁性粒子の保磁力以下の保磁力を選択することが好ましい。保磁力を制御するためには第二の磁性粒子にＰｔを添加し、ＣｏＰｔやＦｅＰｔとすることも有効である。
【００３０】
本発明に係る媒体保護層には、第二の磁性粒子の他に、公知の保護層を形成するために使用される材料を任意に選択することが可能である。ＶＩａ族の元素の酸化物、窒化物；ＩＶa族の元素の炭化物、窒化物；Ｖａ族の元素の窒化物；ＩＶa族の元素の炭化物、窒化物；ＩＶｂ族の元素の炭化物、窒化物；ＩＩＩｂ族の元素の炭化物、窒化物；および単体元素等を挙げることができる。より具体的には、ＴｉＯ2、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｒＮ、ＷＣ、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＳｉＣ、Ａｌ2Ｏ3、ＢＮ等や単体元素であるＤＬＣを例示できる。ＤＬＣとは、ダイヤモンドライクカーボンのことで、結晶構造が、天然ダイヤモンドと同じ炭素のＳＰ3結合とグラファイトと同じ炭素のＳＰ2結合、それに場合によっては水素との結合を含むアモルファス構造となっており、高硬度、低摩耗、低摩擦であり、かつ、表面平滑性に優れるという特徴を持っている。
【００３１】
これらの材料の成膜方法としては、真空容器中で高周波電力等を用いて発生させたプラズマのエネルギーを利用して、低圧環境下で原料ガスの分解及び結合等の化学反応を起こさせることにより、１００〜２００℃に加熱した基材上に薄膜を形成させるプラズマＣＶＤ法（化学的気相成長法）や、真空容器中で電場等を利用して低圧環境下でＡｒ等の不活性ガスの電離を行い、その電離されたイオンを加速しターゲット材に打ち込み、それによりはじき出された原子を対向する基板に堆積し薄膜を形成するスパッタ法が主に用いられている。
【００３２】
本発明に係る磁性粒子については、磁性層面に垂直な方向から見た場合に、第二の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｘと、第一の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙとが、
Ｘ≦Ｙ
の関係にあることが好ましい。また、
Ｘ≦Ｙ／１０
であることがより好ましい。
【００３３】
この様子を図５，６に具体的に例示する。図５は、媒体保護層と磁性層の界面について磁気記録媒体を磁性層面に垂直な方向から見た模式図であり、図６は、磁気記録媒体を磁性層面に平行な方向に見た模式図である。図５には、円柱状の第一の磁性粒子１７と円柱状の第二の磁性粒子１８との投影図が示されている。図中、斜線部分１９が第一の磁性粒子１７の投影面積を、白抜き部分２０が第二の磁性粒子１８の投影面積を例示したものである。
【００３４】
磁性粒子１個あたりの平均投影面積は任意の方法によって求めることができる。たとえば、電子顕微鏡写真から、所定領域の磁性粒子の全投影面積と粒子数とを求め、前者で後者を除して求めてもよい。これらの測定は実際に磁気記録媒体を構成してから求める必要はなく、モデル的な条件で求めてもよい。なお、上記投影面積および粒子数は媒体保護層と磁性層の界面（媒体保護層のみおよび磁性層のみからモデル的に求める場合は、その表面）について定めれば充分である。
【００３５】
さらに、磁性層や媒体保護層内における磁性粒子の立体的配置が把握できる場合には、磁性層や媒体保護層内に含まれる前の磁性粒子に関する形状データから理論的に求めても良い。たとえば、図５，６のように、磁性粒子が柱状であり、磁性層や媒体保護層内に、その長軸を磁性層や媒体保護層の面に垂直にして含まれる場合には、磁性粒子の端面の面積を投影面積と考えればよい。
【００３６】
このような構造にすると、第二の磁性粒子は、その下にある磁性層からの磁束により磁化されるが、ＸがＹに比べ充分小さいと、その下にある磁性層からの磁束を忠実に反映し、磁気記録媒体のノイズの原因にならずに、磁気記録媒体表面に磁性層とほぼ同じビットパターンを形作るようになる。従って媒体保護層が磁性層と等価になるため、信号再生の妨げとはならない。また、記録の際には変換素子の磁界で容易に磁化され、記録の妨げとはならない。
【００３７】
従って、一般的にはＸがＹに比べより小さい方が好ましい。言い換えれば、図５，６に示すように、第一の磁性粒子１個に対して、第二の磁性粒子が複数個対応することが好ましい。Ｘ≦Ｙ／１０がより好ましい。しかしながら、ＸがＹに比べ、それほど小さくなくても、磁気スペーシングを実質的に減少させる効果は期待できる。たとえば、図５と同様、媒体保護層と磁性層の界面について磁気記録媒体を磁性層面に垂直な方向から見た模式図である図７のように、第二の磁性粒子１８の投影面積部分２０が第一の磁性粒子１７の投影面積部分１９内にうまく重なっている場合には、上記と同様の効果が期待できるからである。なお、第二の磁性粒子が円柱状の場合、この粒子の配置は、必ずしも図５，６の様に立ったものである必要はなく、横に寝た配置等、種々の配置であってもよい。
【００３８】
上記の目的を達成するためには、第二の磁性粒子が第一の磁性粒子に比べて充分小さいことが必要である。第二の磁性粒子の形状としては、粒状、円柱状のものが多いが、第二の磁性粒子を円柱と見なした場合には、その円柱軸方向の長さが０．３〜５００ｎｍの範囲にあることが好ましい。円柱軸方向の長さは０．６〜５０ｎｍの範囲にあることがより好ましく、１〜２０ｎｍの範囲にあることがさらに好ましい。また、その場合の端面の円相当直径は０．３〜５００ｎｍの範囲にあることが好ましく、０．３〜５０ｎｍの範囲にあることがより好ましく、１〜２０ｎｍの範囲にあることがさらに好ましい。また、第二の磁性粒子を球状と見なした場合には、その球換算直径は０．３〜５００ｎｍの範囲にあることが好ましく、０．３〜５０ｎｍの範囲にあることがより好ましく、１〜２０ｎｍの範囲にあることがさらに好ましい。図８には、円柱の円柱軸方向の長さＬＬと端面の円相当直径（この場合は完全な円形であるので直径そのもの）ＬＤとを模式的に示してある。なお、円柱や球状と見なし得るかどうかは、任意に定めればよい。端面が完全な円ではなく楕円である場合、多角形形状である場合等も円柱と見なし得ることは言うまでもない。なお、これらの値は、磁性粒子についての平均値として求めればよい。上限を外れると、第二の磁性粒子内に複雑な磁区が発生し、再生分解能および記録分解能が低下する傾向が現れる。
【００３９】
さらに、上記の目的から、第二の磁性粒子は、磁気的な結合を防止するため、互いにある距離をおいて分散されていることが好ましい。分散の良否は、媒体保護層の磁性層側の界面（媒体保護層のみおよび磁性層のみからモデル的に求める場合は、その表面）における分散状態を電子顕微鏡等で直接観察して判断することができる。このような観察において、相互に接触する第二の磁性粒子の第二の磁性粒子全体に対する割合が５０％以下であることが好ましく、２０％以下であることがより好ましく、５％以下であることが更に好ましい。
【００４０】
また、媒体保護層が、ケージ構造体中に存在する第二の磁性粒子を含有することも好ましい。なお、この場合、媒体保護層が、ケージ構造体中に存在しない第二の磁性粒子を含有していてもよいことは言うまでもないが、一般的には、できるだけ多くの第二の磁性粒子がケージ構造体中に存在することが好ましい。
【００４１】
ケージ構造体とは、ある構造体に第二の磁性粒子が完全にあるいは部分的に取り囲まれたものを意味する。より具体的には、第二の磁性粒子が、いわゆるフラーレン、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、カーボンナノコーンと呼ばれるような、球状構造体、末端が封止されていてもいなくてもよいチューブ構造体（以下、チューブ構造をＣＮＴと略記する場合がある）、円錐構造体から選ばれたナノサイズの構造体中に存在することが好ましい。フラーレンとしては、Ｃ６０が有名であるが、Ｃ８２等他の炭素数のものも存在する。
【００４２】
なお、このような構造は、６員環ネットワーク構造を有するものが多く、好ましいが、５員環やその他の環を含む場合もある。図９はフラーレン、図１０は末端が封止されていないＣＮＴ、図１１は両末端が封止されているＣＮＴ、図１２はナノコーンの模式図である。一般的には、フラーレンの直径は１ｎｍ程度、カーボンナノチューブやカーボンナノホーンのサイズは、長軸方向の長さが１ｎｍ〜１００μｍ、短軸方向の長さに該当する直径が０．４ｎｍ〜１μｍの範囲であり、カーボンナノコーンの円錐高さは、カーボンナノチューブの長軸方向の長さに相当する長さ範囲、底面の直径は、カーボンナノチューブの直径に相当する長さ範囲にある。長軸の長いＣＮＴやその他の構造を用いた場合には、それよりも長軸の短い第二の磁性粒子をＣＮＴ内に点在させることもできる。つまり、一つのケージ内に複数の磁性粒子が存在してもよい。これにより、第二の磁性粒子の分散が容易になる。
【００４３】
これらの構造体は、いわゆるナノサイズの構造体であるため、このような構造体を採用すると、本発明に係る媒体保護層中に、小さな第二の磁性粒子を、容易に、互いにある距離をおいて分散させて磁性粒子間の磁気的な結合を弱め、かつ、密に並べることができるため、その下にある磁性層からの磁束を、分解能を劣化させることなく、忠実に反映し易くなる。磁性層面に垂直な方向から見た場合における第二の磁性粒子の分布を均一にすることも容易になる。
【００４４】
また、このような構造は媒体保護層としての本来の機能の上でも好ましい。たとえば、カーボンナノチューブのヤング率は、カーボンナノチューブの長さによって変わるが、数千ＧＰａと推測されている。これに比し、保護層に一般的に使用されるＤＬＣ（α−Ｃ：Ｈ）は２８０〜３００ＧＰａ程度である。このような高い弾性は、衝突の衝撃から変換素子と磁気記録媒体を守る緩衝材として働くため、カーボンナノチューブは、保護層用材料として十分な強度がある。また、カーボンナノチューブは機械強度だけではなく、熱伝導性、耐熱性にも優れ、その６員環構造は化学的耐性も高いため有利である。
【００４５】
これらの構造体は完全なものである必要はなく、一部が開放した構造であってもよい。また層状に重なり合ったもの、たとえば、タマネギ状に何重にも重なった同心球状のフラーレンや多層のチューブや多層のコーンであってもよい。要するに、第二の磁性粒子が完全にあるいは部分的に取り囲まれた状態を形成できるものであれば充分である。
【００４６】
このような構成をなす物質としては炭素が有名であるが、本発明の趣旨に反しない限り、その他の物質であってもよく、一部にその他の物質を含んでいてもよい。その他の物質からなるナノサイズの構造体としては、たとえば貴金属元素（白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、金、銀など）が基本骨格となったナノチューブや酸化バナジウム、シリカ、チタニアなどの酸化物系ナノチューブ、窒化ホウ素のナノコーンが知られている。その他の物質が含まれる場合、その物質は上記構造を形成する化学結合の一部をなすものであっても、化学結合を介在せず、単に共存するものであってもよい。
【００４７】
なお、本発明に係る媒体保護層中に、小さな第二の磁性粒子を、互いにある距離をおいて分散させる目的からは、媒体保護層形成後においては、上記のケージ構造体や６員環ネットワーク構造の一部または全部が、何らかの理由により、その構造を消失してもよい。このように、本発明において、「媒体保護層が、ケージ構造体中に存在する第二の磁性粒子を含有する。」とか、「ケージ構造体が炭素の６員環ネットワーク構造を有する」と言う場合のケージ構造体や６員環ネットワーク構造には、本発明に係る保護層が、過去にケージ構造体や６員環ネットワーク構造を有しており、現在は消失している場合も含まれる。
【００４８】
なお、本発明に係る媒体保護層は、ケージ構造体と第二の磁性粒子とのみからなる単層でも、ケージ構造体と第二の磁性粒子と従来からある保護層材料、たとえばダイアモンドライクカーボンとからなる単層でもよいが、その他の層、たとえば従来から知られた媒体保護層たとえばダイアモンドライクカーボンからなる層と組み合わせてもよい。また、本発明に係る媒体保護層中において、磁性層に近い部分の第二の磁性粒子の濃度が、磁性層に遠い部分の第二の磁性粒子の濃度より高い等、濃度分布を有していてもよい。平均すれば、第二の磁性粒子が媒体保護層中に２０〜９９重量％の範囲で含有されることが好ましく、５０〜９５重量％の範囲で含有されることがより好ましい。また、このようにしてなる媒体保護層は、本発明の目的を最大限に発揮させるため、全体として、厚みが０．３〜５００ｎｍの範囲にあることが好ましく、０．３〜５０ｎｍの範囲にあることがより好ましく、１〜２０ｎｍの範囲にあることがさらに好ましい。
【００４９】
上記のようにして、変換素子浮上高さと媒体保護層の構造とを維持しながら、磁気スペーシングを実質的に低減することが可能となり、この磁気記録媒体を記録媒体として使用する磁気記録装置はコンパクトで記録密度の大きなものとすることができる。
【００５０】
なお、上記は、媒体保護層に磁性粒子を含有させる場合について述べたが、ヘッド保護層が変換素子上に存在する場合には、このヘッド保護層に磁性粒子を含有させることによっても同様の効果が期待できる。この場合には、「媒体保護層」を「ヘッド保護層」と読み替え、「第二の磁性粒子」がヘッド保護層中にあるものとすれば、上記における発明の諸態様をそのままこの場合にも適用できる。なお、録媒体保護層とヘッド保護層が共に磁性粒子を含んでいてもよい。
【００５１】
本発明の磁気記録装置用保護層（以下、単に「保護層」ともいう）を作成する方法として、磁性粒子を含むケージ構造体を事前に作成し、磁性層や変換素子の上に形成する方法がある。以下、磁性層の上に形成する場合について説明する。ケージ構造体の作成方法およびケージ構造体内への磁性粒子の導入方法には公知の方法を用いることができる。たとえばＣ６０とフェロセンを熱分解することによってＦｅを内包した整列したＣＮＴが得られる。熱分解はＡｒガスを流しながら９００〜１０５０℃で行う。あるいは、たとえば８００℃において、ニッケロセンとフェロセンとをベンゼン中に溶かしたエアロゾルを熱分解することによってＦｅ６５Ｎｉ３５などＦｅＮｉ合金を内包するＣＮＴが得られる。
【００５２】
作製したケージ構造体はたとえば液状の母材に分散し、塗布や浸漬等の方法により、磁性層表面に層として形成することができる。たとえば、スピンコーティングを用いても良い。ケージ構造体は母材によって磁性層表面に固定される。たとえば、母材として樹脂（プラスチック）などを用いることができる。あるいは、母材として有機溶媒を用い、ケージ構造体表面に表面活性な分子（オレイン酸、オレイルアミンなど）を形成すると、物理的あるいは化学的結合力（ファンデルワールス力や静磁気的結合力、親水基、疎水基による結合など）によってケージ構造体を均一に配列させることが可能となる。従って、この場合ケージ構造体が均一に配列するための時間を与えるために母材の固化する速度を制御することが重要となる。たとえば母材と同じ雰囲気中で塗布することによって母材の揮発を遅らせこともできる。母材は加熱によって固化させても良い。
【００５３】
また、母材の磁性層表面への堆積と同時にケージ構造体を導入する（たとえば吹きつける）方法もある。この場合、たとえばＣＶＤで保護層を成膜しながらケージ構造体を導入することで、ＤＬＣ等のアモルファスカーボン中にケージ構造体が埋め込まれた構造を得ることができる。また母材に後から埋め込む方法を用いてもよい。さらに成膜後に保護層の表面を研磨して平滑化しても良い。
【００５４】
また、磁性層上に本発明に係る磁性粒子を含むケージ構造体を直接作成することもできる。たとえば、磁性層を成膜後、ＣＶＤで保護層を成膜する際に磁性粒子を含むケージ構造体を直接作成するのである。ＣＶＤとして、たとえば、熱ＣＶＤ法、熱フィラメントＣＶＤ法、電子衝撃ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などがある。
【００５５】
特にＣＨ4ガス（またはＣＨ4＋Ｈ2）を用いたプラズマＣＶＤ法は、現行のプロセスでも保護層の作成に使用されている。プラズマＣＶＤ法において、たとえば導入するガス種あるいは触媒、温度、圧力を変化させることで、ケージ構造体のみ作成することも、アモルファスカーボン層とケージ構造体層とを交互に積層することも、アモルファスカーボンとケージ構造体とよりなる層を作成することもできる。プラズマＣＶＤ法には、たとえば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲプラズマＣＶＤ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法がある。
【００５６】
その他の方法として、アーク放電、レーザーアブレーションがある。さらにプラズマ合成法、炭化水素触媒分解法も考えられる。これらを用いて、あるいは上記の方法を組み合わせて本発明に係る保護層を作製することもできる。さらに成膜後に保護層の表面を研磨して平滑化してもよい。また、成膜前に磁性層にエッチング処理を施すことで、ＣＮＴの成長方向を基板の垂直方向だけでなく、その他の三次元方向にコントロールできる。
【００５７】
上記のようなナノ構造体を使用して保護層を形成する場合、保護層を厚くするとノイズが大きくなる場合があるので、膜厚さを最小限にすることが好ましい。そのため、ＣＮＴの場合の配列としては、長軸が磁性層面に垂直になっていてもよいが、平行になっている方が好ましい。このようにすると、ＣＮＴの最小直径が０．４ｎｍ程度であるので、その程度までの薄膜化を図ることが可能となる。さらに、分解能を上げるため、ＣＮＴがなるべく密にならぶことが好ましい。
【００５８】
また、磁性粒子間の距離を制御するために、上記ナノ構造体の性質を利用することもできる。たとえば、ＣＮＴの最小直径は約０．４ｎｍであるが、単層ＣＮＴの場合には２ｎｍ程度まで大きくできるので、ＣＮＴの層数を制御することでＣＮＴ間、すなわち磁性粒子間の距離を制御できる。たとえば、１層増やすと直径は約０．７ｎｍ増加する。同様にＣＮＴ長さも成長条件によって制御できる。このように、ＣＮＴ等のナノ構造体のサイズを制御することで、磁性粒子の相互の距離を制御することが可能である。
【００５９】
なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。
【００６０】
（付記１）
基板上に、
第一の磁性粒子を含有する磁性層と、
当該磁性層上に形成された、第二の磁性粒子を含有する磁気記録媒体保護層と
を有する磁気記録媒体。
【００６１】
（付記２）
前記磁性層面に垂直な方向から見た場合に、第二の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｘと、第一の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙとが、
Ｘ≦Ｙ
である、付記１に記載の磁気記録媒体。
【００６２】
（付記３）
前記磁性層面に垂直な方向から見た場合に、第二の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｘと、第一の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙとが、
Ｘ≦Ｙ／１０
である、付記１に記載の磁気記録媒体。
【００６３】
（付記４）
第二の磁性粒子を円柱と見なした場合の円柱軸方向の長さが０．３〜５００ｎｍの範囲にある、付記１〜３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００６４】
（付記５）
第二の磁性粒子を円柱と見なした場合の端面の円相当直径が０．３〜５００ｎｍの範囲にある、付記１〜４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００６５】
（付記６）
第二の磁性粒子の球換算直径が０．３〜５００ｎｍの範囲にある、付記１〜５のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００６６】
（付記７）
第二の磁性粒子について、相互に接触する磁性粒子の磁性粒子全体に対する割合が、５０％以下である、付記１〜６のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００６７】
（付記８）
前記磁気記録媒体保護層が、ケージ構造体中に存在する第二の磁性粒子を含有する、付記１〜７のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００６８】
（付記９）
前記ケージ構造体が炭素の６員環ネットワーク構造を有する、付記８に記載の磁気記録媒体。
【００６９】
（付記１０）
前記ケージ構造体が、球状構造体、末端が封止されていてもいなくてもよいチューブ構造体、円錐構造から選ばれた構造体である、付記８または９に記載の磁気記録媒体。
【００７０】
（付記１１）
第二の磁性粒子が鉄、コバルトまたはニッケルよりなる、付記１〜１０のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００７１】
（付記１２）
第二の磁性粒子が軟磁性を有する、付記１〜１１のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００７２】
（付記１3）
第二の磁性粒子の保磁力が第一の磁性粒子の保磁力以下である、付記１〜１２のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００７３】
（付記１４）
第二の磁性粒子の飽和磁化が第一の磁性粒子の飽和磁化以上である、付記１〜１３のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００７４】
（付記１５）
前記磁気記録媒体保護層が、ダイアモンドライクカーボンを含有する、付記１〜１４のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００７５】
（付記１６）
第二の磁性粒子が前記磁気記録媒体保護層中に、２０〜９９重量％の範囲で含有される、付記１〜１５のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００７６】
（付記１７）
前記磁気記録媒体保護層の厚みが０．３〜５００ｎｍ範囲にある、付記１〜１６のいずれかに記載の磁気記録媒体。
【００７７】
（付記１８）
磁気記録媒体に対し、記録および／または再生を行うための磁気記録変換素子を備えた磁気ヘッドであって、当該磁気記録変換素子が磁性粒子を含有する磁気ヘッド保護層を有する磁気ヘッド。
【００７８】
（付記１９）
前記磁気記録媒体の磁性層面に垂直な方向から見た場合に、前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｘ’と、当該磁性層の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙ’とが、
Ｘ’≦Ｙ’
である、付記１８に記載の磁気ヘッド。
【００７９】
（付記２０）
前記磁気記録媒体の磁性層面に垂直な方向から見た場合に、前記磁気ヘッド保護層中の１個あたりの平均投影面積Ｘ’と、当該磁性層の磁性粒子の１個あたりの平均投影面積Ｙ’とが、
Ｘ’≦Ｙ’／１０
である、付記１８に記載の磁気ヘッド。
【００８０】
（付記２１）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子を円柱と見なした場合の円柱軸方向の長さが０．３〜５００ｎｍの範囲にある、付記１８〜２０のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００８１】
（付記２２）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子を円柱と見なした場合の端面の円相当直径が０．３〜５００ｎｍの範囲にある、付記１８〜２１のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００８２】
（付記２３）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子の球換算直径が０．３〜５００ｎｍの範囲にある、付記１８〜２２のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００８３】
（付記２４）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子について、相互に接触する磁性粒子の磁性粒子全体に対する割合が、５０％以下である、付記１８〜２３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００８４】
（付記２５）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子がケージ構造体中に存在する、付記１８〜２４のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００８５】
（付記２６）
前記ケージ構造体が炭素の６員環ネットワーク構造を有する、付記２５に記載の磁気ヘッド。
【００８６】
（付記２７）
前記ケージ構造体が、球状構造体、末端が封止されていてもいなくてもよいチューブ構造体、円錐構造から選ばれた構造体である、付記２５または２６に記載の磁気ヘッド。
【００８７】
（付記２８）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子が鉄、コバルトまたはニッケルよりなる、付記１８〜２７のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００８８】
（付記２９）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子が軟磁性を有する、付記１８〜２８のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００８９】
（付記３０）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子の保磁力が第一の磁性粒子の保磁力以下である、付記１８〜２９のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００９０】
（付記３１）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子の飽和磁化が第一の磁性粒子の飽和磁化以上である、付記１８〜３０のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００９１】
（付記３２）
前記磁気ヘッド保護層が、ダイアモンドライクカーボンを含有する、付記１８〜３１のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００９２】
（付記３３）
前記磁気ヘッド保護層中の磁性粒子が前記磁気ヘッド保護層中に、２０〜９９重量％の範囲で含有される、付記１８〜３２のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００９３】
（付記３４）
前記磁気ヘッド保護層の厚みが０．３〜５００ｎｍの範囲にある、付記１８〜３３のいずれかに記載の磁気ヘッド。
【００９４】
（付記３５）
付記１〜１７のいずれかに記載の磁気記録媒体を記録媒体として使用する磁気記録装置。
【００９５】
（付記３６）
付記１８〜３４のいずれかに記載の磁気ヘッドを使用する磁気記録装置。
【００９６】
（付記３７）
付記１〜１７のいずれかに記載の磁気記録媒体および付記１８〜３４のいずれかに記載の磁気ヘッドを使用する磁気記録装置。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】ハードディスク装置の内部構造を示す模式的平面図である。
【図２】ハードディスク装置の、変換素子と磁気記録媒体との関係を示す模式的横断面図である。
【図３】磁気ヘッド上の変換素子部分と、第二の磁性粒子を含まない磁気記録媒体とを例示する模式的横断面図である。
【図４】磁気ヘッド上の変換素子部分と、第二の磁性粒子を含む磁気記録媒体とを例示する模式的横断面図である。
【図５】媒体保護層と磁性層の界面について磁気記録媒体を磁性層面に垂直な方向から見た模式図である。
【図６】磁気記録媒体を磁性層面に平行な方向に見た模式図である。
【図７】媒体保護層と磁性層の界面について磁気記録媒体を磁性層面に垂直な方向から見た模式図である。
【図８】円柱の円柱軸方向の長さＬＬと端面の円相当直径ＬＤとを示す模式図である。
【図９】フラーレンの構造模式図である。
【図１０】末端が封止されていないＣＮＴの模式図である。
【図１１】両末端が封止されているＣＮＴの模式図である。
【図１２】ナノコーンの構造模式図である。
【図１３】面内磁気記録媒体の模式的横断面図である。
【図１４】垂直磁気記録媒体の模式的横断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１    磁気記録媒体
２    磁気ヘッド
３    回転制御機構
４    変換素子の位置決め機構
５    記録再生信号の処理回路
６    サスペンジョン
７    ジンバル
８    変換素子
９    ヘッド保護層
１０  ヘッド潤滑層
１１  磁気記録媒体
１２  基板
１３  Ｃｒ下地層
１４  磁性層
１５  媒体保護層
１５’  媒体保護層
１６  媒体潤滑層
１７  第一の磁性粒子
１８  第二の磁性粒子
１９  第一の磁性粒子１７の投影面積
２０  第二の磁性粒子１８の投影面積
２１  ヘッドスライダ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2005327368.tif 000010
【図１０】
2005327368.tif 000011
【図１１】
2005327368.tif 000012
【図１２】
2005327368.tif 000013
【図１３】
2005327368.tif 000014
【図１４】
2005327368.tif 000015