JPH0472362B2

JPH0472362B2 -

Info

Publication number: JPH0472362B2
Application number: JP56060682A
Authority: JP
Inventors: Yoshimi Akai; Takashi Anami; Akira Taya; Masahiko Hirose; Tadashi Ido
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-04-23
Filing date: 1981-04-23
Publication date: 1992-11-18
Also published as: JPS57176703A

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、飽和磁化あるいは保磁力等の磁気特
性を改善する記録媒体用磁性粉の製造方法に関す
る。磁気記録装置における入出力特性及び周波数特
性の改善は、磁気テープに使用される磁性粉の磁
気特性（飽和磁気、保磁力）に負うところが大き
い。ところが、これまで、一旦製造された磁性粉
の特性を更に向上させる方法は特に存在しなかつ
た。例えば磁性粉バリウムフエライトは、通常保磁
力を制御するたにその成分であるFeの一部をCo，
Tiで置換したものが使用されるが、CoとTiの置
換率を変化させた場合の飽和磁化の最大値は63±
1emu／ｇであると推定（計算）されている（D.
J.De Bitetto，Journal of Applied Physics35，
3482（1964）が、通常製造されるバリウムフエラ
イトの飽和磁化は57〜58であつた。したがつて、
理論上さらに向上させることができると予想され
ていたが従来これを実現する適当な方法が知られ
ていなかつた。そこで、本発明の目的は、更に、
飽和磁化等の磁気特性を改善した記録媒体用磁性
粉の製造方法を提供することにある。即ち、本発明は記録媒体用磁性粉に、前記記録
媒体用磁性粉表面が非溶融状態のプラズマ処理を
施すことを特徴とする磁性粉記録媒体用の製造方
法である。本発明におけるプラズマ処理では、原
料磁性粉の磁気特性改善のための処理工程におい
て、磁性粉表面を溶融することなく磁性粉をプラ
ズマと、あるいはプラズマ中の活性種と接触処理
するものである。本発明の非溶融状態でプラズマ処理されてなる
記録媒体用磁性粉は磁気特性が改善したものとな
り、この使用により磁気記録装置の入出力特性、
周波数特性を大きく改善することができ、極めて
有用である。特に記録媒体用磁性粉がバリウムフエライト粉
末であれば、プラズマ中の活性種と接触するだけ
の工程で磁気特性のうち飽和磁化を大幅に向上さ
せることができる。処理に用いるプラズマの発生方法としては特に
制約はなく、マイクロ波放電プラズマ、高周波放
電プラズマ、交流グロー放電プラズマ、直流グロ
ー放電プラズマなど利用することができるが、特
に、後述の実施例に示す本発明者らが開発した装
置により、マイクロ波放電プラズマ処理すると、
均一かつ効率的に処理することができる。放電用のガスとしては、酸素；酸素と希ガス
（Ar，He，Ne，Kr，Xe等）の混合ガス；酸素
と窒素の混合ガス；二酸化炭素；二酸化炭素と希
ガス（Ar，Ne，Kr，Xe等）の混合ガス；二酸
化炭素と窒素の混合ガス；一酸化炭素；一酸化炭
素と希ガスの混合ガス；一酸化炭素と窒素の混合
ガス；ハロゲン化メタン；ハロゲン化メタンと希
ガスの混合ガス；ハロゲン化メタンと窒素の混合
ガスなどが好ましい。処理のしかたは、プラズマが発生する放電領域
に直接被処理粉末を置いてプラズマに接触させて
もよいし、放電領域からプラズマが流れ出るよう
にしその流れの下流に被処理粉末を置いて活性種
と接触させることとしてもよい。処理効率の点か
らは前者の方が優れている。又後者の方法によれ
ば、磁性粉の温度上昇やイオン衝撃が好ましくな
い場合にこれを避けることができる。いずれの場
合でも、均一な処理を行うために被処理粉体を攪
拌しながら行うことが望ましい。本発明に係るプラズマ処理された記録媒体用磁
性粉、特にバリウムフエライトは、飽和磁化が高
められて、放電用ガスの組成、圧力、処理時間を
適当に選択すると、理論的に推定されている最大
飽和磁化値である63±emu／ｇになる。具体的に述べると、ガス圧は、一般に0.1〜
10Torr更には0.5〜5Torr程度が望ましい。
0.1Torr未満では放電を安定に持続することが困
難である場合が多く、10Torrを越えるとプラズ
マが収束し易くて均一な処理が難しい。また、ガ
スは、希ガス（中でもAr）と酸素の混合ガスが
好ましく、特に酸素／希ガス（分圧比）が約0.1
〜１程度のものが良い。更に詳しくは、例えば全
圧が約0.5Torrの場合には酸素分圧が約0.045〜
0.25Torrが良く、全圧が約5Torrの場合には酸素
分圧が約0.45〜2.5Torrが良い。以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明
する。実施例１本実施例には、第１図ないし第４図に示した装
置を用いた。はじめに装置及びその操作を説明す
る。第１図は本装置の主要部を縦断面にて表した図
で、第２図、第３図及び第４図は、それぞれ第１
図における−断面図、−断面図、及び
−断面図である。第１図において破線にて包囲した部分は、それ
ぞれ本装置の主要構成部分であり、１はマイクロ
波発生系、２は粉体用プラズマ処理系、３は放電
用ガス供給手段、そして４は排気手段である。マイクロ波発生系１は、マイクロ波発振器（こ
の例ではマグネトロン）１１と、該発振器に接続
され、マイクロ波を伝送するための導波管１２と
から構成されている。１３は、スリースタブチユ
ーナで、１４はプランジヤーである。粉体用プラズマ処理系２は、放電用ガス導入口
２０１及び排気口２０２を備えた円筒状容器（こ
の例ではステンレス鋼製）２０３からなり、該容
器内は粉体のプラズマ処理室２０４になつてい
る。この容器２０３は前記ガス導入口２０１と排
気口２０２を有するほかは気密に封じられている
が、導波管１２の内部から導電性材料（この例で
はステンレス管）から成るアンテナ２０５が容器
円筒の中心へ突出している。このアンテナ２０５
の容器２０３内への突出部分はマイクロ波透過性
材料（この場合は石英）からなる筒体２０６によ
り気密に包囲されている。この筒体２０６の基部
２０６ａは強度を高めるために直径が大きくなつ
ていて、更にフランジ部２０６ｂによつて容器２
０３の蓋体部分へ固定されている。この筒体２０
６の基部及びフランジ部の表面には、導電性膜
（この場合はAu蒸着膜）（図示略）が被覆され、
この導電性膜は接地されていてマクロ波に対する
シールド効果が生じるようになつている。第１図
における容器の左端は、中心に穴を有する円板２
０７に隣接して、筒体の基部２０６ａを囲むよう
に冷却水用ジヤケツト２０８が設けられ、該ジヤ
ケツトに筒体のフランジ部２０６ｂが部材２０９
により固定されている。円板２０７とジヤケツト
２０８の間、及びジヤケツト２０８と筒体のフラ
ンジ部２０６ｂの間にはそれぞれオーリング２１
０と２１１が取り付けられていて、容器２０３内
の機密を保持している。冷却水用ジヤケツト２０
８は、加熱によりオーリング２１０及び２１１が
劣化するのを防ぐために設けられている。アンテナ２０５は中空のパイプから成り、その
固定用基部２０５ａが絶縁材料（この例では石
英）でできているが、アンテナ本体部は前述のよ
うに導電性材料でできている。アンテナのパイプ
には外部から冷却用ガス例えばN₂ガスが送り込
まれ、アンテナの先端から流出したガスはアンテ
ナ基部に設けられた隙間２１２から外部へ排出さ
れるようになつている。アンテナ２０５は導波管１２内からマイクロ波
を処理用容器２０３内へ伝送し、その周囲にプラ
ズマを発生させるものであるが、水平に配置され
た容器２０３内では被処理粉体はほぼ筒体の下方
に位置することになるので、マイクロ波が反射さ
れ筒体２０６の下方にて高濃度のプラズマが生成
するように筒体２０６の上半分の表面は金やアル
ミニウム蒸着膜（図示略）で被覆されている。円筒状容器２０３は、その一部にキヤパシタン
スマノメータ２１３を備え、更に均一な処理を実
施するために攪拌手段を備えている。即ち、円筒
状攪拌具２１４が処理容器２０３内中央に、それ
と同軸に設けられている。この円筒状攪拌具２１
４は、先端２１５が開口しており他端において
は、窄孔２１６を有する止板２１７によつて回転
駆動軸２１８に固定されている。容器２０３の他
端は、回転駆動軸２１８を収容する凹２１９（駆
動軸収納ハウジング２２２）が中心部に設けられ
た円板状蓋体２２０が当てられていて、容器２０
３と蓋体２２０との間はオーリングなどのシール
部材２２１により気密に封じられている。この気
密性は、排気手段４を動作させて容器２０３内を
減圧状態にすると蓋体２２０に吸引力が働くため
稼動時に当然に達成される。蓋体２２０の凹部２
１９は端部が封じられた円筒状のハウジング２２
２からなり、内部に前記回転駆動軸２１８の一端
が挿入されている。回転駆動軸２１８は、蓋体２
２０に設けられた軸受２２３と駆動軸収納ハウジ
ング２２２内に設けられた軸受２２４により、回
転可能な状態で支持されているほかは、蓋体２２
０とも駆動軸収納ハウジング２２２とも全く接触
していない。回転駆動軸の端部２１８ａは、鉄鋼
等の強磁体から成り、後述のように磁力を利用し
て回転されるようになつている。駆動軸収納ハウ
ジング２２２の周囲には、複数の電磁石又は永久
磁石、この例では４個の永久磁石２２５が等間隔
で配された回転体２２６が隙間２２７を置いて配
置されている。回転体は、駆動軸収納ハウジング
の周囲に、しかも離れた状態で回転可能に支持
（支持手段、図示略）されている。２２８は駆動
用モータで、このモータの動力はベルト２２９に
より回転体２２６に伝送され、回転体２２６を駆
動軸収納ハウジング２２２の周囲に回転し得るよ
うになつている。回転体２２６が回転すると、回
転体２２６が有する４個の永久磁石により形成さ
れる磁場も回転するため、それにより回転駆動軸
２１８も回転するに至る。即ち、この装置は処理
室内部を外部から気密に閉ざした状態で円筒状攪
拌具２１４を回転させ、しかして磁性粉を攪拌す
ることができる。円筒状攪拌具２１４内面には
所々に攪拌効率が高まるように、突起２３０が設
けられ、凹凸状である。放電用ガス供給手段３は、ガス貯蔵ボンベ３
１、該ボンベ３１の開閉弁３１ａに接続された配
管３２、該配管３２上に設けられたガス流量計３
３及びニードル弁３４とから構成されている。配
管３２は容器２０３のガス導入口２０１へ接続さ
れる。また、容器２０３の排気口２０２に接続される
排気手段４は、配管４１と弁４２とトラツプ４３
と油回転ポンプ４４とから構成されている。次に、装置の一運転方法を、磁性粉のプラズマ
処理を例として説明する。まず、油回転ポンプ４４を動作させて処理容器
２０３内を10^-3Torr以下の圧力に排気する。次
いで、放電用ガスを流量計３３及びニードル弁３
４を介して、ガス貯蔵ボンベ３１から放電用ガス
導入口２０１を通して処理室２０４に供給する。
このとき、油回転ポンプ４４で排気を継続し、処
理室２０４の圧力を10^-1〜5Torr程度に、ガス流
量を30〜300c.c.／min程度に調節するとよい。圧
力及びガス流量の調節は、キヤパシタンスマノメ
ータ２１３及び流量計３３を見ながらニードル弁
３４により行う。次に、マイクロ波発振器１１を動作させ、例え
ば周波数2450MHz、電力100〜500Wという磁性粉
表面を溶融させない程度の小電力のマイクロ波を
発振させ、導波管１２のスリースタブチユーナ１
３及びプランジヤー１４でインピーダンス整合を
行つて、マイクロ波をアンテナ１１によつて処理
室２０４内に伝送する。すると筒体２０６の周囲
に放電によつてプラズマが発生する。このときプ
ラズマは処理室２０４内のほぼ全体にできるが、
筒体２０６の上半面に被覆されたAu蒸着膜によ
り、筒体２０６の下側近傍に特に密度の高いプラ
ズマができる。こうして処理室２０４内に出来た
プラズマ中の活性種が、攪拌具２１４内に入れて
おいた粉体２３１と接触し、これをプラズマ処理
するに至る。このとき円筒状粉体攪拌具２１４
を、モータ２２８の動力によつて回転させて粉体
を攪拌する。この際、高い攪拌効率を得るために
処理すべき粉体２３１とともに石英製あるいはス
テンレス鋼製の攪拌片２３２を攪拌具内に載せて
攪拌を行う。上記の装置を用いて飽和磁化57.5emu／ｇのバ
リウムフエライト粉末（BaOFe10.4Co0.8Ti0.8
O18）をプラズマ処理した。使用した放電ガス、
放電電力及び処理時間と、処理後の飽和磁化を表
１に示す。

【表】

【表】実施例２実施例１と同じ装置を用い、同じ原料磁性粉
（57.5emu／ｇ）を、プラズマ処理した。放電用
ガスはアルゴン1.0Torrと酸素0.05〜1.0Torrの混
合ガスで、放電々力500W、処理時間30分で行つ
た。酸素分圧と処理後の飽和磁化について、第５
図に示すグラフのごとき結果を得た。実施例３実施例１と同じ装置を用い、同じ原料磁性粉
（57.5emu／ｇ）を、プラズマ処理した。放電用
ガスはアルゴン1.0Torrと酸素0.7Torrの混合ガ
スで、放電々力500Wである。処理時間を５〜75
分と変えて行つた結果、第６図に示すグラフのご
とき結果を得た。実施例４本実施例には、第７図のに示した装置を用い
た。はじめに装置及びその運転方法を説明する。第７図はこの装置の全体を表し、主要部を縦断
面にて示したものでである。図中、−、−
、−断面は先の第２図、第３図及び第４図
と全く同一である。この装置は、プラズマ発生系５１と、前記プラ
ズマ発生系５１で発生した活性種で粉体を処理す
る粉体処理系５２と、前記プラズマ発生系に放電
用ガスを供給する手段５３と、前記粉体処理系を
減圧にするための排気手段５４とから構成されて
いる。放電用ガス供給手段５３と排気手段５４は、第
１図の装置と同一である。プラズマ発生系は、マグネトロンなどのマイク
ロ波発振器５５と、該マイクロ波発振器に接続さ
れ、マイクロ波を伝送するための導波管５６と、
該導波管を貫通して配置された、内部にプラズマ
を発生させるための放電管５７とから構成されて
いる。放電管５７は通常石英で作られる。導波管
５６には、インピーダンス整合を行うためのスリ
ースタブチユーナと、プランジヤーが備わつてい
る。放電管５７を冷却するための水冷装置５８も
設けられている。放電管５７の一端には、放電ガ
ス供給手段からの配管が接続されている。粉体処理系は、前記放電管の他端に直接連接さ
れ、処理室５９を構成する処理容器６０を備えて
いる。処理容器６０は放電管５７と一体構造で同
一材料（石英）でもよいが、ステンレス鋼などの
金属でもよい。処理室６０は処理すべき粉体を収
容する領域であり、放電管５７で発生したプラズ
マが導かれ、その中の比較的長寿命の活性種によ
り磁性粉を接触処理する領域である。処理容器６
０は放電管５７と同軸の大略円筒状の形状をな
し、その一遇にキヤパシタンスマノメータ６１が
備わつている。この処理室５９は、放電管５７と
の接続側とは反対側の一遇に排気手段５４に連な
る排気口６２が設けられているほかは気密に封じ
られている。容器内には、第１図の装置とほぼ同一構造の円
筒状攪拌具６３が設けられている。排気口６２は、処理室の放電管側とは反対側の
一遇に設けられている。これは、放電管で発生し
たプラズマあるいはその中に含まれている活性種
の流れが処理室中央部に配された粉体に十分に接
触するように流れる必要があるからである。次に、上記の装置を用いて粉体を処理する手順
について説明する。まず、排気手段５４の油回転
ポンプを動作させて処理容器５９内を10^-3Torr
以下の圧力に排気する。次いで、放電用ガスをガ
ス供給手段５３の流量計及びニードル弁を介し
て、ガス貯蔵ボンベから放電管５７に供給する。
このとき、排気手段５４で排気を継続し、通常、
処理室５９の圧力を10^-1〜5Torr程度に、ガス流
量を30〜300c.c.／min程度に調節するとよい。圧
力及びガス流量の調節は、キヤパシタンスマノメ
ータ６１及び流量計を見ながらニードル弁により
行う。次に、マイクロ波発振管５５を動作させ、例え
ば周波数2450MHz、電力100〜500Wのマイクロ波
を発振させ、導波管５６のスリースタブチユーナ
及びプランジヤーでインピーダンス整合を行つて
マイクロ波を放電管５７内へ伝送する。すると、
放電管５７内を流通する放電用ガスが放電し、プ
ラズマが発生する。発生したプラズマはガス流に
乗つて放電管５７内から処理室５９へ移行してい
くが、短い寿命のの活性種は放電管を出るとまも
なく消滅し、比較的寿命の長い活性種のみが処理
容器内に置かれた粉体６４と接触することとな
る。粉体６４を円筒状攪拌具６３の内部に載せ
て、この円筒状粉体攪拌具を回転させて粉体を攪
拌する。この時、処理すべき粉体６４とともに石
英製ステンレス鋼製等の攪拌片６５を粉体攪拌具
内に載せて攪拌を行うとより高い攪拌効率が得ら
れる。次に、上記装置を用いて、実施例１と同じバリ
ウムフエライト（BaOFe_10.4 Co_0.8 Ti_0.8 O₁₈、
飽和磁化57.5emu／ｇ）をプラズマ処理した。使
用した放電用ガス、放電々力、処理時間と、処理
後の飽和磁化を表２に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第７図は、それぞれ実施例１及び実
施例４で用いた粉体用プラズマ処理装置で、第２
図、第３図及び第４図はそれぞれ第１図における
−，−及び−断面図である。第５図
は実施例２における酸素分圧〜飽和磁化の関係図
で、第６図は実施例３における処理時間〜飽和磁
化の関係図である。１……マイクロ波発生系、２……粉体用プラズ
マ処理系、３……放電用ガス供給手段、４……排
気手段、２０３……円筒状容器、２０５……アン
テナ、２０６……筒体、２１４……円筒状攪拌
具、２２５……磁石、２２６……回転体、２２８
……電動機、２２９……ベルト、２３１……粉
体、２３２……攪拌片、５１……プラズマ発生
系、５２……粉体処理系、５３……放電用ガス供
給手段、５４……排気手段、５７……放電管、６
０……処理容器、６４……粉体、６５……攪拌
片。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１記録媒体用磁性粉に、前記記録媒体用磁性粉
表面が非溶融状態のプラズマ処理を施すことを特
徴とする記録媒体用磁性粉の製造方法。２記録媒体用磁性粉がバリウムフエライト粉で
あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の記録媒体用磁性粉の製造方法。