JPH0754563B2

JPH0754563B2 - 磁気記録方法

Info

Publication number: JPH0754563B2
Application number: JP61153179A
Authority: JP
Inventors: 充高井; 康二小林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1986-06-30
Filing date: 1986-06-30
Publication date: 1995-06-07
Anticipated expiration: 2010-06-07
Also published as: JPS639015A

Description

【発明の詳細な説明】Ｉ発明の背景技術分野本発明は、特に金属薄膜型の磁気記録媒体を用いる磁気
記録方法に関する。

先行技術とその問題点ビデオ用、オーディオ用等の磁気記録媒体として、テー
プ化して巻回したときのコンパクト性から、金属薄膜型
の磁性層を有するものの開発が活発に行われている。

このような金属薄膜型の媒体の磁性層としては、特性
上、基体法線に対して所定の傾斜角にて蒸着を行う、い
わゆる斜め蒸着法によって形成したCo系、Co-Ni系等か
らなる蒸着膜が好適である。

このような媒体では、小型化、長時間記録等のため、従
来より、例えば10μｍ以下のフィルムを用いた媒体の研
究が進められているが、走行性、耐久性、強磁性金属薄
膜の強度等の点で問題が生じる。

そこで、これらの不都合を解消するため、フィルム裏面
に金属薄膜補強層を設ける旨の提案（特開昭56-16939
号、同58-97131号、同57-78627号、同57-37737号）ある
いはフィルム表面に微粒子を配設してヘッドタッチ、走
行面で改良をなす旨の提案（特開昭58-68227号、同58-1
00221号）等がなされている。

また、耐久性や電磁変換特性を向上させるために、強磁
性金属薄膜層を２層に分割する旨の提案も種々行われて
いる（特開昭54-141608号、特公昭56-26892号、特開昭5
7-130228号等）。

しかし、上記公報記載の技術では、10μｍ以下のフィル
ムを用いた媒体における問題点の解決は完全ではない。
さらに、今日、より長時間記録を実現するために、走行
性、磁性層の耐久性および磁気特性の安定性を兼ね備え
たフィルム厚８μｍ以下の媒体の要望が強くなるに及ん
で、従来の技術では、対処不充分となっている。とりわ
け、5MHz程度以上の高周波出力の低下は大きな問題であ
る。

II発明の目的本発明の主たる目的は、フィルム厚８μｍ以下のフィル
ム支持体を用い、媒体の走行性・耐久性が良好で、走行
による磁性層のクラックやケズレが少なく、さらにヘッ
ド摩耗量およびドロップアウトの少ない金属薄膜型の磁
気記録媒体を用い、高周波出力を大巾に向上できる磁気
記録方法を提供することにある。

III発明の開示このような目的は、下記の本発明によって達成される。

すなわち、本発明は、厚さ８μｍ以下のプラスチックフ
ィルム上に、 CoとNiとＯとを含み、ともに傾斜した柱状結晶粒が集合
した構造の強磁性金属薄膜層の上層および下層を有し、この上層の厚さと下層の厚さとの比が0.2〜0.9である磁
気記録媒体を用い、 5MHz以上の高周波領域の信号を主として前記上層が保持
し、0.75MHzないしその近傍の低周波領域の信号を主と
して前記下層が保持するように磁気記録を行い、前記高周波領域の信号の出力を向上させる磁気記録方法
である。

IV発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明における磁性層としての強磁性金属薄膜層は、Co
を主成分とし、これにNiおよびＯを含み、さらに必要に
応じCrが含有される組成を有する。Co/Niの重量比は、
1.5以上であることが好ましい。

さらに、強磁性金属薄膜層中には、Crが含有されていて
もよい。

このような場合、Cr/CoあるいはCr/（Co＋Ni）の重量比
は0.1以下、特に0.001〜0.1、より好ましくは、0.005〜
0.05であることが好ましい。

さらに、強磁性金属薄膜中にはＯが含有されるものであ
る。

強磁性金属薄膜中の平均酸素量は、原子比、特にO/（Co
またはCo＋Ni）の原子比で、0.5以下、より好ましくは
0.05〜0.5であることが好ましい。

この場合、強磁性金属薄膜層の表面では、酸素が強磁性
金属（Co,Ni）と酸化物を形成している。

すなわち、表面部、特に表面から50Å〜500Å、より好
ましくは50〜200Åの厚さの範囲には、オージェ分光分
析により、酸化物を示すピークが認められるものであ
る。そして、この酸化物層の酸素含有量は、原子比で0.
5〜1.0程度である。

なお、このような強磁性金属薄膜中には、さらに他の微
量成分、特に遷移元素、例えばFe、Mn、Ｖ、Zr、Nb、T
a、Ti、Zn、Mo、Ｗ、Cu等が含まれていてもよいる。

このような強磁性金属薄膜層は、好ましい態様におい
て、上記したCoを主成分とする柱状結晶粒の集合体から
なる。

この場合、強磁性金属薄膜層の厚さは、総計で0.05〜0.
5μｍ、好ましくは、0.07〜0.3μｍとされる。

本発明のこのような強磁性金属薄膜層は上層と下層の２
層から構成されている。

そして、上層の厚さは下層のそれより小さいものであ
る。

この場合、上層の厚さと下層の厚さとの比は0.2〜0.9、
より好ましくは0.4〜0.9の範囲である。

そして、柱状の結晶粒は、各層の厚さ方向のほぼ全域に
亘る長さをもち、その長手方向が基体の主面の法線に対
して傾斜する角度は特に制限はない。

そして、この場合、下層の結晶粒と上層の結晶粒の傾斜
の向きは、基体の主面の法線に対して媒体の長さ方向で
同方向であってよいが、好ましくは相対向する向きであ
ることが好ましい。

このような、結晶粒の傾斜の向きを模式的に例示すると
第１図および第２図のようになる。

第１図および第２図において、磁気記録媒体１は、基体
２上に強磁性金属薄膜下層部３および強磁性金属薄膜上
層部４とを有する。そして、強磁性金属薄膜下層部３内
の下層結晶粒５の傾斜の向き、強磁性金属薄膜上層部４
内の上層結晶粒６の傾斜の向きは、第１図では媒体の長
さ方向ａで相対向する向きであり、第２図では媒体の長
さ方向ａで同方向である。

本発明では、第１図あるいは第２図のいずれの結晶粒傾
斜を有するものであってよいが、好ましくは、第１図に
示される結晶粒傾斜を有するものが好ましい。

なお、酸素は、表面部の柱状の結晶粒の表面に前記のと
おり化合物の形で存在するものである。

また、強磁性金属薄膜層の酸素の濃度勾配の何如には特
に制限はない。

また、結晶粒の短径は、50〜500Å程度の長さをもつこ
とが好ましい。

このように、強磁性金属薄膜層が２層構成をなすことに
より、柱状結晶粒の長さが小さいものとなるため強磁性
金属薄膜層の膜強度が向上する。また、上層の厚さと下
層の厚さの比が0.2〜0.9となることにより、比較的浅い
磁界を有する5MHz程度の信号は層厚の薄い上層で保持さ
れ、比較的深い磁界を有する0.75MHz程度の信号は層厚
が厚く、柱状結晶粒が基体の主面に対し、より立ってい
る状態に近い構造をなす下層で有効に保持されるものと
なる。

このような強磁性金属薄膜層を形成する基板は、非磁性
のものでありさえすれば特に制限はないが、特に可とう
性の基板、特にポリエステルフィルム、ポリアミドフィ
ルム、ポリイミドフィルム等のプラスチックフィルムで
あることが好ましい。

また、その厚さは８μｍ以下、特に５〜７μｍ程度であ
ることが好ましい。

この厚さが８μｍをこえると媒体の小型化、長時間記録
等の目的は達成されない。また、この厚さがあまり薄く
なりすぎると、磁性層を上述のように２層構成として膜
強度を向上させた効果が相殺され、走行性、出力低下、
ヘッド摩耗等の問題が生じる。

従来の単層構造の強磁性金属薄膜層の場合には、ベース
厚を８μｍ以下とすると、出力、特に5MHz程度以上の高
域の出力が大きく低下してしまい実用に耐えないものと
なる。

これに対し、ベース厚８μｍより大のときには、強磁性
金属薄膜層を２層構造とすれば、従来から提案されてい
るように、出力および耐久性は向上する。

そして、ベース厚８μｍ以下であっても、２層構造とす
れば、同様に出力および耐久性が向上する。

しかし、本発明における強磁性金属薄膜層の所定膜厚比
の２層構造化による特性向上、特に電磁変換特性向上の
効果は、基板の厚さを８μｍ以下と薄いものにした場合
に、きわめて顕著にかつ臨界的に現われるものである。
これは従来予測しえなかったことである。

より詳細には、例えば、基板の厚さ10μｍにおいて、強
磁性金属薄膜層を従来の単層構造から本発明と同様の２
層構造にすることによる電磁変換特性の向上巾は、0.75
MHzの低周波領域の信号で＋２（dB）程度、5MHzの高周
波領域の信号で＋２（dB）程度である。

他方、基板の厚さを７μｍとした場合の向上巾は、0.75
MHzの低周波領域の信号で＋２（dB）程度で基板厚10μ
ｍの場合と同等であるが、5MHzの高周波領域の信号では
＋４（dB）程度まで顕著に増大する。

このように、10μｍ厚の基板に比べ、７μｍ厚の基板に
おける電子変換特性の向上が著しいのは、基板厚みを10
μｍから７μｍにすることにより、基板剛度不足による
ヘッドタッチが急激に悪化し、5MHz等の高周波領域にお
いて、この影響がより大きく、このような場合に本発明
の効果が発現されるものである。

従って、特に高域での出力の点で従来実用に耐えなかっ
た８μｍ以下のベース厚のものを用いて、十分実用に耐
える出力および耐久性を有する媒体が実現するものであ
る。

このようなプラスチックフィルムの磁性層が設けられて
いない他方の面上には公知の種々の裏地層を設層するこ
とが好ましい。裏地層の材質については特に制限はない
が、特に顔料と放射線硬化型樹脂とを含有するものが好
ましい。裏地層の膜厚は、0.05〜1.5μｍ、より好まし
くは0.07〜1.0μｍとされる。

この膜厚が1.5μｍをこえると、走行によって、磁性層
のクラックや磁性面ケズレが生じる。また、ヘッド摩耗
量が増大する。そして、ドロップアウトが増大する。ま
た、膜厚が0.05μｍ未満となると、走行安定性が低下
し、ヘッドタッチ不良が生じ、出力低下やエンベロープ
不良が生じる。

本発明の磁気記録媒体の表面には、微細な突起が所定の
密度で設けられてもよい。

微細な突起は、30〜300Å、より好ましくは50〜250Åの
高さを有するものである。

すなわち、本発明の突起は、光学顕微鏡で観察でき、か
つ触針型表面粗さ計で測定できるものではなく、走査型
電子顕微鏡にて観察できる程度のものである。

突起高さが300Åをこえ、光学顕微鏡にて観察できるも
のとなると、電磁変換特性の劣化と、走行安定性の低下
をもたらす。

また、50Å未満となると、物性の向上の実効がない。

そして、その密度は１mm²あたり平均10⁵個以上、より好
ましくは10⁵〜10⁹個、特に10⁶〜10⁸である。

突起密度が10⁵個／mm²未満となると、ノイズが増大し、
スチル特性が低下する等物性の低下をきたし、実用に耐
えない。

また、10⁹個／mm²をこえると、物性上の効果が少なくな
ってしまう。

なお、突起径は、一般に200〜1000Å程度とする。

このような突起を設けるには、通常、基板上に微粒子を
配設すればよい。微粒子径は、30〜1000Åすればよく、
これにより微粒子径に対応した微細突起が形成される。

用いる微粒子としては、通常コロイド粒子として知られ
ているものであって、例えばSiO₂（コロイダルシリ
カ）、Al₂O₃（アルミナゾル）、MgO、TiO₂、ZnO、Fe
₂O₃、ジルコニア、CdO、NiO、CaWO₄、CaCO₃、BaCO₃、Co
CO₃、BaTiO₃、Ti（チタンブラック）、Au、Ag、Cu、N
i、Fe、各種ヒドロゾルや、樹脂粒子等が使用可能であ
る。この場合、特に無機物質を用いるのが好ましい。

このような微粒子は、各種溶媒を用いて塗布液とし、こ
れを基板上に塗布、乾燥してもよく、あるいは塗布液中
に各種水性エマルジョン等の樹脂分を添加したものを塗
布、乾燥してもよい。

なお、場合によっては、これら塗布液を基板上に配設す
るのではなく、磁性薄膜層上にトップコート層として配
設することもできる。

また、樹脂分を用いる場合、これら微粒子にもとづく微
細突起に重畳してゆるやかな突起を設けることもできる
が、通常はこのようにする必要はない。

もし必要であるならば、強磁性金属薄膜層の上層と下層
との間に非磁性金属薄膜層を介在させてもよい。

本発明において、磁性層の形成は、いわゆる斜め蒸着法
によって形成されることが好ましい。

この場合、基体法線に対する蒸着物質の入射角の最少値
は特に制限はない。

また、磁性層は一工程で下層と上層を連続して設層して
もよいが、通常は、下層を設層後、再度蒸着工程に流し
て上層を設層することが好ましい。

このように、磁性層の設層を下層設層と上層設層の２工
程に分けることにより、前述のように、基体法線に対す
る磁性柱状結晶粒の傾斜の向きが上層と下層とで媒体の
長さ方向で相対向する向きとなる。

このような磁性層構成とすることにより、電磁変換特性
はきわめて良好となる。

なお、蒸着雰囲気は、通常、アルゴン、ヘリウム、真空
等の不活性雰囲気に、酸素ガスを含む雰囲気とし、10^-5
〜10⁰Pa程度の圧力とし、また、蒸着距離、基体搬送方
向、キャンやマスクの構造、配置等は公知の条件と同様
にすればよい。

そして、酸素雰囲気での蒸着により、表面に金属酸化物
の被膜が形成される。なお、金属酸化物が形成される酸
素ガス分圧は、実験から容易に求めることができる。

なお、表面に金属酸化物の被膜を形成するには、各種酸
化処理が可能である。

適用できる酸化処理としては下記のようなものがある。

１）乾式処理 a.エネルギー粒子処理特願昭58-76640号に記載したように、蒸着の後期に、イ
オンガンや中性ガンにより酸素をエネルギー粒子として
磁性層にさしむけるもの。

b.グロー処理 O₂、H₂O、O₂＋H₂O等とAr、N₂等の不活性ガスとを用い、
これをグロー放電してプラズマを生じさせ、このプラズ
マ中に磁性膜表面をさらすもの。

c.酸化性ガスオゾン、加熱水蒸気等の酸化性ガスを吹きつけるもの。

d.加熱処理加熱によって酸化を行うもの。加熱温度は60〜150℃程
度。

２）湿式処理 a.陽極酸化 b.アルカリ処理 c.酸処理クロム酸塩処理、過マンガン酸塩処理、リン酸塩処理等
を用いる。

d.酸化剤処理 H₂O₂等を用いる。

本発明の有機物のトップコート層は、放射線硬化型化合
物、すなわち放射線硬化型ポリマー、モノマー、オリゴ
マーの１種以上と、酸化防止剤と、さらに必要に応じ潤
滑剤とを含有し、かつ所定の密度と大きさの突起を有す
る強磁性金属薄膜上に設層されたものである。

さらに、本発明の媒体は、磁性層上に表面層を設層し
て、走行性をより一層向上することもできる。

表面層としては、公知の種々のものが適用でき、例え
ば、各種高分子物質被膜、ないしはこれに潤滑剤、酸化
防止剤、界面活性剤、無機微粒子等を含有させたもの
や、各種潤滑剤の塗膜ないし気相被着膜等がある。

表面層の厚さは、５〜300Å程度とする。

Ｖ発明の具体的作用効果本発明によれば、厚さ８μｍ以下の基体を用いているた
め、媒体の小型化、長時間記録が可能となる。

また、磁性層が上層と下層の２層構成をなすことによ
り、磁性柱状結晶粒の長さが小さいものとなるため磁性
層の膜強度が向上する。このため、走行安定性がきわめ
て高く、また、走行による磁性層のクラックや磁性面の
ケズレの発生がきわめて少なく、ヘッド摩耗量もきわめ
て少ないものとなる。

さらに、磁性層の上層の厚さと下層の厚さとの比が0.2
〜0.9となることにより、比較的浅い磁界を有する5MHz
程度の信号は層厚の薄い上層で保持され、比較的深い磁
界を有する0.75MHz程度の信号は層厚が厚い下層で有効
に保持されるものである。

VI発明の具体的実施例以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに詳
細に説明する。

実施例１下記表１に示す厚さのポリエステル（PET）フィルムを
円筒状、冷却キャンの周面に沿わせて移動させ、O₂＋Ar
（容積比1:1）を毎分800ccの速さで流し真空度を1.0×1
0^-4Torrとしたチャンバー内で、Co80、Ni20（重量比）
の合金を溶融し、入射角を下層設層時は60°〜90°、上
層設層時は10°〜90°とし、斜め蒸着により第１図に示
されるようなCo-Ni-O薄膜を形成した。また、比較とし
て、入射角30〜90°の部分のみ斜め蒸着し膜厚0.15μｍ
のCo-Ni-Oの単層薄膜を形成した。

酸素はベースとの界面下層と上層との界面およびベース
と反対側の表面に多く偏在していた。また、ベースと反
対側の表面はほぼ酸化物のみで覆われていた。

Hc＝1000 Oe。膜中の平均酸素量はCoとNiに対する原子
比で40％であった。

なお、磁性層薄膜上には、ミリスチン酸イソプロピルの
表面層を膜厚25Åにて設層し、また、基体裏面側には0.
5μｍ厚にてカーボン、シリカおよび放射線硬化樹脂を
含む裏地層を設層した。

このようにして形成した下記表１に示す各サンプルにつ
き、下記の測定を行なった。

１）耐久性温度20℃、湿度60％RHの条件下で連続走行テストを行な
った。

使用デッキ:SONY A-300 ヘッド：スパッタセンダストなお、媒体の走行方向と下層の基体法線に対する磁性結
晶粒の傾きの方向とを同一方向とした。

２）電磁変換特性中心周波数0.75MHzおよび5MHzの出力を測定し、サンプ
ルNo.10の出力を0dBとした時の値を求めた。

使用デッキ:SONY A-300 ヘッド：スパッタセンダストモード :SPモードなお、サンプルNo.7（ベース厚:7μｍ、磁性層構成：単
層）の出力に対するサンプルNo.1〜６（ベース厚:7μ
ｍ、磁性層構成:2層）の出力の向上巾を表１の（）内
に記載した。

表１に示される結果より本発明の効果は明らかである。

すなわち、、上層厚／下層厚が0.2〜0.9であると、ベー
ス厚８μｍ以下では、特に5MHz出力のきわめて高い向上
がみられ、5MHz出力の点で実用に耐えないベース厚のう
すいものでも、十分実用可能な電磁変換特性を示すこと
がわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気記録媒体の１実施例の媒体方向に
平行な断面の模式図である。第２図は、本発明の磁気記録媒体の他の実施例の媒体方
向に平行な断面の模式図である。符号の説明１……磁気記録媒体、２……基板、３……強磁性金属薄
膜下層部、４……強磁性金属薄膜上層部、５……下層結
晶粒、６……下層結晶粒、矢印ａ……媒体長さ方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】厚さ８μｍ以下のプラスチックフィルム上
に、 CoとNiとＯとを含み、ともに傾斜した柱状結晶粒が集合
した構造の強磁性金属薄膜層の上層および下層を有し、この上層の厚さと下層の厚さとの比が0.2〜0.9である磁
気記録媒体を用い、 5MHz以上の高周波領域の信号を主として前記上層が保持
し、0.75MHzないしその近傍の低周波領域の信号を主と
して前記下層が保持するように磁気記録を行い、前記高周波領域の信号の出力を向上させる磁気記録方
法。