JPH04238109A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高密度記録に適した金属
薄膜型磁気記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録に対して高密度記録への
要求が高まっており、これに伴って記録波長が短くなる
傾向にある。

【０００３】磁気記録方式としては、高密度領域での減
磁の小さい垂直磁化方式が好ましいとされているが、リ
ングヘッドと組み合わせた場合、磁性層が完全に垂直磁
化膜であると再生出力をあまり大きくできないという問
題がある。そして、リングヘッドを使用する場合、面内
方向に若干傾いた磁化容易軸を有する磁性薄膜の方が高
密度記録という面からは好ましいといえる。

【０００４】記録密度を高めるためには強磁性薄膜系の
磁気記録媒体を使用することが有利である。しかしなが
ら、一般に強磁性薄膜には腐食されやすいという欠点が
あることが知られている。

【０００５】特に、特公昭４１−１９３８９号、米国特
許第４４７７４８９　号に記載されるＣｏ−Ｎｉ斜め蒸
着層を用いた金属薄膜型磁気記録媒体は酸化や腐食を受
けやすく、耐候性に劣り、材料コストが高いものであっ
た。

【０００６】それに対し、特開昭６１−５４０２３号、
特開昭６３−１５２０１７　号、特開昭６３−１５２０
１９　号、特開昭６３−２４１７１８　号に記載される
窒化鉄薄膜は耐候性が極めて良好であり、かつ安価であ
るという利点を有している。

【０００７】しかしながら、窒化鉄薄膜にはＣｏ−Ｎｉ
系薄膜に比べて走行耐久性が劣るという欠点があった。 その理由は、窒化鉄薄膜を高速で成膜すると結晶子が大
きく成長し、巨大な柱状粒子が成長し易く、その結果、
表面の凹凸がＣｏ−Ｎｉ系薄膜に比べて大きくなってい
るためであると推測される。

【０００８】特開昭６２−１３２２２０　号に記載され
る磁気記録媒体においては、窒化鉄層の表面に酸化鉄層
が形成されており、磁気特性の劣化が低減できるように
なっている。しかしながら、その目的はイオンプレーテ
ィング法により形成された窒化が不充分な窒化鉄膜の変
質を防ぐための表面処理にあり、経時劣化が元来少ない
媒体の表面構造の改質とは本質的に異なるものであった
。

【０００９】Ｃｏ−Ｎｉ系薄膜においては膜中の酸素量
を増加し、結晶子のサイズを小さくすることによって媒
体ノイズを低減する手法が知られているが、窒化鉄薄膜
の場合には、膜中の酸素量を増加させるには成膜速度を
低下させることが必要であり、そうすると生産効率上問
題となり、また得られる強磁性金属薄膜の磁気特性が急
激に劣化し、磁気記録媒体には適さなくなるという問題
もあった。

【００１０】窒化鉄薄膜をビデオテープ等の磁気記録媒
体に用いるためには大面積の膜を高速で製造する技術が
必要である。本出願人は特願平２−２１４５５２号にお
いて、非磁性支持体に鉄蒸気流を蒸着すると同時に低加
速電圧で高い電流密度の窒素を主体とするイオン流を該
非磁性支持体に照射することによって耐腐食性に優れた
窒化鉄系強磁性金属薄膜を形成する手法を提案した。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点に鑑み、高密度記録に適し、特に走行
耐久性が良好であり、耐腐食性に優れた強磁性薄膜を有
する磁気記録媒体を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】このような本発明の目的
は、非磁性支持体と該非磁性支持体上にイオンアシスト
蒸着法により設けられた窒化鉄系強磁性金属薄膜とから
なる磁気記録媒体であって、前記窒化鉄系強磁性金属薄
膜の磁化容易軸の前記非磁性支持体に対する角度が３０
°以上であり、前記窒化鉄系強磁性金属薄膜の表面が酸
化鉄で覆われていることを特徴とするものにより達成さ
れる。

【００１３】本発明において、「磁化容易軸の前記非磁
性支持体に対する角度」とは磁化容易軸と前記非磁性支
持体とがなす角度のうちの鋭角の方の角度を意味し、常
に９０°以下である。

【００１４】本発明の磁気記録媒体においては、前記非
磁性支持体上に形成される薄膜が窒化鉄系薄膜であるた
めに耐腐食性に優れているだけでなく、前記窒化鉄系強
磁性金属薄膜の磁化容易軸の前記非磁性支持体に対する
角度が３０°以上と比較的大きいために、磁化の垂直成
分が利用できるものと推測され、リングヘッドを用いて
も電磁変換特性が高くできる。また、前記窒化鉄系強磁
性金属薄膜の表面が酸化物で覆われているため、潤滑剤
が均一に塗布され易く、走行耐久性の優れた磁気記録媒
体を得やすいという利点がある。

【００１５】本発明の磁気記録媒体における窒化鉄系強
磁性金属薄膜の磁化容易軸の前記非磁性支持体に対する
角度は３０°以上であり、好ましくは４０〜８５°であ
る。

【００１６】磁化容易軸の角度があまり小さいと電磁変
換特性が低下するので好ましくない。また、この角度が
８５°以上になるとリングヘッドを使用した場合に充分
な電磁変換特性が得られないことがある。

【００１７】本発明の磁気記録媒体における前記窒化鉄
系強磁性金属薄膜中の酸化鉄の含有量は１〜３０モル％
であることが望ましく、さらに望ましくは５〜２５モル
％の範囲にある。酸化鉄の含有量が少なくなると潤滑剤
の保護膜が形成されにくくなり、また、あまり多くなる
と磁気特性が低下するので問題がある。

【００１８】本発明の磁気記録媒体は、鉄蒸気流を非磁
性支持体に斜めに蒸着すると同時に窒素を主体とするイ
オン流を前記非磁性支持体に照射するイオンアシスト蒸
着法によって窒化鉄を含む磁性層を形成した後、この磁
性層に酸素を主体とするイオン流を照射することにより
製造することができる。

【００１９】本発明における非磁性支持体としては、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド、
ポリ塩化ビニル、三酢酸セルロース、ポリカーボネート
、ポリエチレンナフタレートのようなプラスチックを用
いることが好ましいが、特に、窒化鉄系薄膜の成膜時に
非磁性支持体が高温にさらされることがあるため、耐熱
性に優れた材料であるポリイミドやポリアミドやポリエ
チレンテレフタレート等で非磁性支持体を形成すること
が好ましい。

【００２０】非磁性支持体の厚さは一般に５〜２０μｍ
、好ましくは６〜１５μｍの範囲にある。

【００２１】本発明の磁気記録媒体の前記磁性層の表面
には、走行耐久性を付与する目的で、各種の潤滑剤を塗
布することが望ましい。潤滑剤としては、特に制限はな
く、従来より知られている各種の化合物を用いることが
できる。例えば、各種の脂肪酸エステル、高級脂肪酸、
高級脂肪酸の塩、シラン化合物、弗素含有化合物等を使
用することができる。

【００２２】さらに、本発明の磁気記録媒体の走行性を
高めるために、前記非磁性支持体の前記磁性層を設けた
面とは反対の面にカーボンブラック等の微粉末と結合剤
樹脂とを主体とする塗膜からなるバックコート層を設け
ることもできる。

【００２３】また、前記磁性層と前記非磁性支持体との
密着性を高めるために非磁性支持体上に下塗り層を設け
ることもできる。

【００２４】強磁性薄膜の厚さは、厚すぎると薄膜の表
面性が低下して電磁変換特性が充分に得られず、薄すぎ
ると充分な磁気特性が得られないため、好ましくは０．
０２〜５．０　μｍ、より好ましくは０．０５〜２．０
　μｍの範囲とする。

【００２５】本発明において、「窒化鉄系」の強磁性薄
膜とは、α−Ｆｅ，α”−Ｆｅ８　Ｎ，γ′−Ｆｅ４　
Ｎ，ε−Ｆｅ２−３　Ｎ，およびζ−Ｆｅ２　Ｎの少な
くとも１種類の結晶構造を有する鉄と窒素との化合物お
よびＦｅＯｘで表される酸化鉄を主成分とする強磁性薄
膜を意味する。この強磁性薄膜には、鉄、窒素および酸
素以外の成分として、Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性金属元素、
Ｃｒ，Ｔｉ，Ａｌ等の耐腐食性元素等を適量混入させる
こともできる。

【００２６】鉄蒸気流は、上記のようなＣｏ，Ｎｉ等の
元素を含むものとすることができるが、鉄を主成分とす
ることが好ましい。鉄蒸気流は、電子ビーム加熱、高周
波誘導加熱等によって、鉄を含有する金属材料を真空中
で加熱蒸発せしめることにより得ることができる。鉄蒸
気流の非磁性支持体に対する入射角は３０°以上とする
ことが良好な磁気特性を得る上で望ましい。なお、本発
明において「入射角」とは非磁性支持体上に立てた法線
と鉄蒸気流の中心線とがなす角度である。

【００２７】窒素を主体とするイオン流は窒素イオンを
５０モル％以上含有するものとすることが好ましく、よ
り好ましくは窒素イオンを６０モル％以上含有するもの
とする。イオン流は、窒素の他、酸素、アルゴン等の不
活性ガス等、任意の成分を含むことができる。

【００２８】酸化鉄層は窒化鉄系強磁性金属薄膜の表面
から約３０オングストローム以内の厚さで形成されてい
ることが望ましい。

【００２９】酸化鉄の含有量は１〜３０モル％であるこ
とが好ましい。

【００３０】本発明において、「磁化容易軸」とは反磁
界の影響を考慮した実質的な磁化容易軸を意味する。窒
化鉄系強磁性金属薄膜の磁化容易軸の前記非磁性支持体
に対する角度を３０°以上とするには、斜め蒸着により
斜め柱状粒子を形成すればよい。

【００３１】窒素イオン流は公知のイオン生成手段によ
り形成することができるが、２００　Ｖ以下の加速電圧
で非磁性支持体上における電流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ
２　以上となるように前記非磁性支持体に照射すること
が好ましい。エンドホール型（ｅｎｄ−Ｈａｌｌ　ｔｙ
ｐｅ）　イオンガンは、低加速電圧で高い電流密度を達
成することができるため、特に好ましいイオン生成手段
である。

【００３２】エンドホール型イオンガンは、従来一般的
に使用されていたカウフマン型イオンガンと比較して、
グリッドを有していないという点に大きな特徴がある。 グリッドを有していないイオンガンは、グリッドを有す
るイオンガンに比べて、照射されるイオン、励起分子、
励起原子、電子等、膜の窒化を促進する活性種が多いた
め、高速成膜に適している。また、グリッドを有するカ
ウフマン型イオンガンにおいてはイオンガンから照射さ
れるイオンはグリッドに印加される電圧で決定される一
定のエネルギを帯びるのに対し、エンドホール型イオン
ガンにおいてはエネルギ分布を有するイオンが発生する
ものと推定され、これが、より好ましい効果を生じさせ
るためになんらかの寄与をするものと考えられる。

【００３３】非磁性支持体に照射される窒素イオン流の
入射角は任意のものとすることができるが、その方向は
非磁性支持体上に差し向ける時に鉄蒸気流と平行もしく
はほぼ平行であるとより好ましい結果が得られる。

【００３４】本発明によって得られる磁気記録媒体の強
磁性薄膜の膜面に垂直な方向に外部磁場を印加して測定
される磁気特性の望ましい値は、保磁力が６００　〜２
０００Ｏｅ、飽和磁束密度が２０００〜８０００Ｇ、よ
り好ましくは３０００〜６０００Ｇ、角型比が０．１　
以上である。特に、飽和磁束密度が大き過ぎると耐腐食
性が低下する。また、強磁性薄膜の膜面と平行で図１に
おいて紙面と垂直な方向で測定したＢ−Ｈ曲線より求め
た異方性磁界Ｈｋは好ましくは１ｋＯｅ以上、より好ま
しくは２ｋＯｅ以上である。

【００３５】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００３６】実施例１ 図１にその概略を示すイオンアシスト蒸着装置を用い、
厚さ１０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを
非磁性支持体１として磁気記録媒体を製造した。

【００３７】蒸着に先立って、非磁性支持体１の表面に
はＳｉＯ２　の微粒子（直径２５０　オングストローム
）を含む下塗り層を塗布した。

【００３８】非磁性支持体１は、中に含まれる水分の除
去および該支持体表面のクリーニングのために窒素プラ
ズマを作用させるグロー放電処理室８を通過させた後、
冷却ドラム９に沿って、イオンガンと蒸発源より構成さ
れる成膜部を通過させた。

【００３９】イオンガンとしてはコモンウェルス社（Ｃ
ｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ）製のエンドホール型イオンガ
ンＭＡＲＫ−２を使用した。非磁性支持体１とエンドホ
ール型イオンガン２との間の距離は３０ｃｍとし、ガス
導入口３からは窒素ガスを導入し、加速電圧は１００　
Ｖとした。

【００４０】蒸発源となる電子線加熱蒸発装置としては
日本電子社製ＪＥＢＧ−１０２ＵＢを用い、鉄４を電子
線５によって加熱溶融されるようにマグネシア製ルツボ
６に入れた。非磁性支持体１と蒸発源との間の距離は４
０ｃｍとし、非磁性支持体１に対する鉄蒸気流の入射角
が６５°〜５０°となるように配置した。

【００４１】装置を収容した真空槽は１×１０−５Ｔｏ
ｒｒ以下まで予備排気した。電子線５によってマグネシ
ア製ルツボ６中の鉄４を加熱溶融する一方、水晶発振式
膜厚モニタ（ＩＮＦＩＣＯＮ社製ＸＴＭ）を用いて鉄の
蒸発速度をモニタし、蒸発速度が３０オングストローム
／秒となるように電子線の電流値を調節した。

【００４２】蒸発源の上に位置するシャッタ７を開けて
鉄の蒸着を開始した。次いで、イオンガン２により電流
密度が０．５ｍＡ／ｃｍ２　である窒素イオン流をマス
ク開口部に照射して窒化鉄の成膜を開始した。

【００４３】非磁性支持体１を３０ｃｍ／分の速度で矢
印の方向に搬送するとともに、ガス導入口１１より酸素
ガスを導入し、イオンガン１０により電流密度が０．２
ｍＡ／ｃｍ２　である酸素イオン流を照射し、窒化鉄層
の表面に酸化鉄層を形成した。イオンガン１０はイオン
ガン２と同等のものである。

【００４４】実施例２ 鉄の蒸発速度を７０オングストローム／秒、非磁性支持
体の搬送速度を７０ｃｍ／分とした以外は実施例１と同
様にして成膜した。

【００４５】比較例１ イオンガン２としてコモンウェルス社製のカウフマン型
イオンガンを用い、窒素イオン流の電流密度を０．１ｍ
Ａ／ｃｍ２　、加速電圧を４００　Ｖとし、鉄の蒸発速
度を１０オングストローム／秒とし、非磁性支持体の搬
送速度を１０ｃｍ／分とした以外は実施例１と同様にし
て成膜した。

【００４６】比較例２ イオンガン１０による酸素イオン流の照射を行わなかっ
た以外は実施例１と同様にして成膜した。

【００４７】以下、実施例および比較例で作製した窒化
鉄系強磁性薄膜について評価した結果を説明する。

【００４８】表１は実施例および比較例で作製した膜の
面内方向のＢ−Ｈ特性および磁化容易軸の方向と非磁性
支持体とのなす角度を示すものである。測定には振動試
料型磁力計（ＴＯＥＩ社製ＶＳＭＰ−１）を用いた。こ
こで面内方向とは膜面内にあって図１において紙面と平
行な方向である。

【００４９】磁化容易軸の方向と非磁性支持体とのなす
角度（磁化容易軸角度）は、非磁性支持体面と直交する
面内で方向を変えてＢ−Ｈを測定した時のＨｃの変化を
求め、Ｈｃが最小になる方向と垂直方向とのずれを測定
することによって求めた。

【００５０】保磁力、飽和磁束密度および角型比の値を
表１に示す。実施例１と比較例２とを比べると、実施例
１は酸化鉄層を表面に有しているにもかかわらず、比較
例２と同等の磁気特性を有していることが認められる。

【００５１】

【表１】

【００５２】図２は実施例１で作製した膜に含まれる鉄
原子、窒素原子および酸素原子の含有比率をオージェ電
子分光法により測定した結果を示すグラフである。

【００５３】測定にはアルバックファイ社製ＰＨＩ６６
０型測定器を用い、１次電子の加速電圧を３ｋＶ、電流
値を５０ｎＡとし、アルゴンイオンによるエッチングは
加速電圧３．５　ｋＶ、電流値０．５　μＡで２ｍｍ×
２ｍｍの範囲をラスタスキャンすることによって行った
。

【００５４】実施例で作製した膜の表面には窒素は存在
せず、表面層は酸化鉄となっていた。また、高速反射電
子線回折（ＲＨＥＥＤ）によれば、表面に検出された結
晶物はＦｅＯｘのみであった。

【００５５】図３は比較例２で作製した膜の組成分布を
同様の方法で測定した結果を示すグラフである。比較例
２で作製した膜では、表面においても窒素が検出された
。また、表面層における酸素分布は少なかった。

【００５６】次に、実施例および比較例で得られたサン
プルの支持体側にバック層を塗布し、磁性層表面には丸
和物産（株）製ＫＲＹＴＯＸ−Ｋ１５７ＳＬを１２ｍｇ
／ｍ２　となるようにエニモント社製ＦＯＭＢＬＩＮ　
　ＺＳ−１００に溶解して塗布した。その後、これらサ
ンプルを８ｍｍ幅に裁断して、８ミリビデオ用カセット
に組み込み、電磁変換特性および走行耐久性を測定した
。

【００５７】測定には、富士フイルム製Ｈｉ−８ムービ
ーＭ８７０ＨＲを改造したものを用い、さらにヒューレ
ットパッカード社製スペクトラムアナライザー３５８５
Ａを用いて出力を求めた。なお、キャリヤー周波数は７
ＭＨｚであり、実施例１の出力を０ｄＢとした。

【００５８】走行耐久性の測定は、同じデッキを用い、
初めに画像を記録し、５分間毎に再生−停止−巻戻しの
サイクル（１パス）を繰り返し、出力が１パス目より３
ｄＢ低下したり、途中で鳴き、きしみ等が発生したら停
止し、それまでのパス数を求め、これを走行回数とする
ことによって行った。この測定は最高１００パスまで実
施した。

【００５９】スチル特性の測定は、前記Ｈｉ−８ムービ
ーＭ８７０ＨＲを改造し、静止画モードにおける出力の
変動を測定し、初期値に比べて３ｄＢ以上低下するまで
の時間を求め、これをスチル時間とすることによって行
った。測定結果を表２に示す。

【００６０】

【表２】

【００６１】表２から明らかなように、実施例１および
２のサンプルは比較例１のサンプルに比較して高い出力
が得られるものであった。また、実施例１のサンプルは
比較例２のサンプルに比較して走行回数が多く、スチル
時間が長く、良好な走行耐久性を有するものであった。

【００６２】

【発明の効果】本発明の磁気記録媒体は、窒化鉄系強磁
性薄膜の表面に酸化鉄が形成されているため、表面に微
細構造を有しており、この結果、走行耐久性が向上して
いる。また、磁化容易軸の非磁性支持体に対する角度が
３０°以上であるため、リングヘッドと組み合わせて高
密度記録を行うのに適している。さらに、耐腐食性に優
れ、安価かつ短時間で製造することができるものであり
、その産業上の利用価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体を製造するために用いる
ことのできる装置の１例であるイオンアシスト蒸着装置
を示す概略図

【図２】本発明の１実施例による磁気記録媒体の強磁性
薄膜の膜厚方向における鉄原子、窒素原子および酸素原
子の含有比率を示すグラフ

【図３】比較例による磁気記録媒体の強磁性薄膜の膜厚
方向における鉄原子、窒素原子および酸素原子の含有比
率を示すグラフ

【符号の説明】

１　　非磁性支持体 ２　　エンドホール型イオンガン ３　　ガス導入口 ４　　鉄 ５　　電子線 ６　　ルツボ ７　　シャッタ ８　　グロー放電処理室 ９　　冷却ドラム １０　　エンドホール型イオンガン １１　　ガス導入口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　非磁性支持体と該非磁性支持体上にイ
   オンアシスト蒸着法により設けられた窒化鉄系強磁性金
   属薄膜とからなる磁気記録媒体において、前記窒化鉄系
   強磁性金属薄膜の磁化容易軸の前記非磁性支持体に対す
   る角度が３０°以上であり、前記窒化鉄系強磁性金属薄
   膜の表面が酸化鉄で覆われていることを特徴とする磁気
   記録媒体。
2. 【請求項２】　　前記窒化鉄系強磁性金属薄膜中におけ
   る前記酸化鉄の含有量が１〜３０モル％であることを特
   徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。