JPH0754574B2 - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

垂直磁気記録媒体

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JPH0754574B2
JPH0754574B2 JP60259857A JP25985785A JPH0754574B2 JP H0754574 B2 JPH0754574 B2 JP H0754574B2 JP 60259857 A JP60259857 A JP 60259857A JP 25985785 A JP25985785 A JP 25985785A JP H0754574 B2 JPH0754574 B2 JP H0754574B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は高密度磁気記録ができるCoCr/パーマロイ積層
膜の如く垂直記録層と軟磁性層とを有する二層膜構造の
垂直磁気記録媒体に関する。
[従来技術] 近年、高密度記録特性の優れた磁気記録方式として、垂
直磁気記録方式が提案されている。この方式は、特公昭
58-91号公報,特公昭58-10764号公報等で公知の如く、
磁化容易軸が膜面に対して垂直な方向を有する記録媒体
を用い、残留磁化が膜面に対して垂直に向くように記録
するもので、信号が高密度になるほど媒体内反磁界は減
少し、優れた記録及び再生を行なうことができる。この
方式に適する記録媒体としてCo系合金薄膜(特にCoCr合
金薄膜)が公知である。特に、特公昭58-91号公報に提
案されているCo系合金薄膜の下地にパーマロイ合金のよ
うな軟磁性層を設けた垂直磁気記録媒体は、記録効率が
向上できるとともに、大きな再生出力が得られる点から
注目されている。
しかしながら軟磁性層を設けたことにより新たに発生し
た問題点もいくつか報告されている。例えば特開昭60-3
8718号公報には軟磁性層の磁気特性に由来し、一つの媒
体において磁気ヘッドの走行方向で再生出力が異なると
いう現象が述べられており、その解決法として軟磁性層
の面内磁気異方性を小さくすべきことが開示されてい
る。また、電子通信学会技術研究報告MR84-6(vol.84,N
o.61,1984)には、信号の再生時に発生するパルス状ノ
イズが軟磁性層に起因していることが述べられ、その解
決法として軟磁性層のHcを5エルステッド(Oe)より大
きくすればよいことが述べられている。
以上の如く、軟磁性層と記録層との二層膜構造の垂直磁
気記録媒体(以下、二層膜媒体と称す)は再生出力が大
きいというすぐれた特徴を有し、実用化が一番期待され
ているものであるが、軟磁性層の不安定さに由来する種
々の課題を有しており、これら課題の解決が待望されて
いる。
[本発明の目的] 本発明は記録層と軟磁性層とを有する二層膜構造の垂直
磁気記録媒体において、すぐれた再生出力の安定性、す
なわち出力エンベロープの滑らかさを有する垂直磁気記
録媒体を提案するものである。
[本発明の構成および作用効果] 本発明者らは50μm程度の厚さを有する有機高分子フイ
ルムを支持体とする二層膜媒体を研究する過程で、ある
種の軟磁性層を有する二層膜媒体において再生出力に波
打ちが生じる、又は/及び再生出力エンベロープに突起
状の凸部が発生することを見い出した。その例を第5
図,第6図に示した。本発明者らはかかる不都合な現象
は軟磁性層の磁歪に関与し、記録,再生時にヘッドが摺
動することにより部分的に軟磁性層の磁気特性が変化す
ることに起因するのであろうと考え、研究を重ねること
により本発明に至った。
すなわち、本発明は記録層と軟磁性層を有する垂直磁気
記録媒体において、軟磁性層が膜面内で測定される磁歪
定数(λ)が−1×10-6より大きく1×106以下であ
り、かつ保磁力(Hc)が30エルステッド(Oe)以下の軟
磁性層(但し、磁化容易軸が膜面にほぼ垂直を向いてい
るかあるいは面内でもリング状磁気ヘッドで記録・再生
する時に軟磁性層を流れる磁力線に対しほぼ直角方向を
向いている軟磁性層を除く)であることを特徴とする垂
直磁気記録媒体である。
以下、本発明の詳細を説明する。
第1図に本発明の好ましい垂直磁気記録媒体の構成を示
した。図においてFは支持材であり、非磁性の金属,非
金属のシートが通常は使用される。磁気テープ,フロッ
ピーディスク,スチル電子カメラ,画像ファイル等の用
途には、ポリエチレンテレフタレート,ポリエチレン−
2,6−ナフタレンジカルボキシレート,ポリイミド等の
4μm〜120μm程度の厚さの有機高分子フイルムが好
ましく用いられる。特に磁気ヘッドとの摺動により発生
する歪の大きい,軟質の有機高分子フイルムを支持体と
する場合に本発明の効果は大きい。
図のSは本発明の特徴をなす軟磁性層であり、詳細は後
述する。50Oe程度以下のHcを有する厚さ0.1μm〜0.7μ
m程度のものが通常は用いられる。材質は種々のものが
適用可能であり、CoZr系のアモルファス合金膜やNiFe系
合金(パーマロイ)薄膜等を例示できる。特に原材料コ
ストが安く、材料入手が容易で、かつ適当な磁気特性を
有することよりパーマロイが好ましい。パーマロイには
NiFe合金のみでなくMoパーマロイ,CuMoパーマロイ,耐
食性パーマロイ,高硬度パーマロイ等の種々のものがあ
り、いずれも適用可能である。作製法は真空蒸着,スパ
ッタリング,イオンプレーティング,メッキ等が例示で
きるが、軟磁気特性と膜強度,膜付着強度が良好であ
り、合金の組成のコントロールが容易なスパッタリング
法が最も好ましく本発明に適用される。
図のRは記録層であり、飽和磁化(Ms)が200〜900emu/
cc程度のCoとCrの合金薄膜が好ましく使用される。他に
CoとCrにさらに数wt%のRe,W,Mo,Ta等の第3元素を添加
したものや、CoV合金薄膜,FeCr合金薄膜や、さらにはCo
-CoO蒸着膜であってもよい。要は適度のMsと数百OeのHc
と垂直磁気異方性を有する厚さ0.1μm〜0.5μm程度の
薄膜が使用される。
図のPは必要に応じて設けられる耐久性等を目的とした
保護層である。例えば耐久性を保証するためにSiO2,硬
質カーボン,SiN等の厚さ0.01μm〜0.03μm程度の薄膜
が設けられる。
さらに、各層F,S,R,P間に他の中間層,下地層,接着層
等を有してもよい。またフロッピーディスク等のディス
ク状媒体では支持体Fの両面に同じ構成の各層が形成さ
れるのが普通である。
以下に本発明の特徴である軟磁性層を説明する。
本発明においては、再生出力を安定ならしめるために、
膜面内で測定されるλを−1×10-6以上で1×10-6以下
の範囲とする。すなわち、絶対値が1×10-6より小さい
λの軟磁性膜を用いる。ただし該軟磁性膜のHcが30Oeよ
り大なる時は軟磁気特性(例えばHcや透磁率)の外乱に
対して安定でありλを規定する意味はない。
膜のλの絶対値が1×10-6より大きい時は、膜の軟磁気
特性は不安定であり、磁気ヘッドが媒体を摺動する時に
軟磁気特性が変化し、再生出力エンベロープに波打ちや
凸部や突起が発生することが判明した。
記録,再生感度をより一層向上せしめるには軟磁性層の
Hcは15Oe程度以下が必要であり、さらに前述の様にノイ
ズを小さくするために、又はディスク状媒体におけるモ
ジュレーション(JIS C 6291参照)を小さくするために
は軟磁性層の面内磁気異方性を小さくする必要がある
が、かかる目的のためにはHcは3Oe程度以上が必要であ
る。このようなHcを有する軟磁性膜ではそのλは−7×
10-7以上で7×10-7以下の範囲、すなわちHcが小さいこ
とは軟磁気特性が不安定てあることを意味し、かかる場
合は、より絶対値が小さいλが要求されることが判明し
た。
第2図〜第6図に種々のHcとλを有する軟磁性膜持つCo
Cr/パーマロイからなる二層膜媒体の一定長の間の再生
出力エンベロープを示した。図で縦軸は出力,横軸は時
間換言すればサンプル位置である。媒体の作製条件と電
磁変換特性の測定方法は後述の実施例に述べる。
第7図は後述の実施例,比較例と同様にして磁歪定数
(λ)と保磁力(Hc)とが異なる種々のパーマロイ膜を
軟磁性層とし、その上にCoCr合金膜からなる記録層を設
けた二層媒体の再生出力を評価した結果を示したもの
で、Hcとλの絶対値に対して再生出力エンベロープの良
否を◎印〜×印の4段階評価で示した。第2図の様なノ
イズがなく平坦な良好なエンベロープ波形を示した時を
◎印で示し、これに近いものは○印,第3図と第4図の
様な明確に小さな突起や凸部が観察される時を△印,第
5図と第6図の様な凸部や突起も大きく長周期の波も観
察される時を×印で示した。△印の場合は記録再生シス
テムやヘッド搭載方法によっては良好な形状のエンベロ
ープを得る可能性があるものである。第7図より安定し
た均一な再生出力を得るためには|λ|≦1×10-6,好
ましくは|λ|≦7×10-7が必要なことが理解される。
次に磁歪定数(λ)の測定方法を支持体フイルムFの片
面にλが正の一つの軟磁性層(S)を有する場合を例と
して、第8図〜第12図を用いて説明する。本発明に言う
膜面内で測定される磁歪定数(λ)とは、下記の手法で
求められる値である。
(1)軟磁性膜(S)が磁化容易(easy)軸と磁化困難
(hard)軸を有するときは、第8図のようにeasy軸を長
さ方向としmの幅に試料を切り出す。そして、図示の如
くm×mの正方形に軟磁性膜(S)を残し、他の部分を
除去する。mは磁化特性の測定機の感度により適当に選
べばよいが、本発明ではm=7mmとした。このような形
状にするのは後述のように張力fを膜(S)に加えなが
ら飽和磁化特性(M−H曲線)を測定するのに都合がよ
いからである。
(2)第9図のようにフイルムFに張力fを加えながら
M−H曲線を測定する。第9図は公知の交流M−Hトレ
ーサーの概略構成図であり、張力を加えながら測定でき
る様に試料ホルダーは工夫してある。
図の1はヘルムホルツコイル,2は検出コイル,3はフリー
ロール,Sは軟磁性膜である。チャック4によりフイルム
Fの一端を固定し、他端に張力fを加えるようになって
いる。本図は張力fを加えた方向のM−H曲線を測定す
るようになっているが、λ>0の場合は張力を加えた方
向に直角な方向(試料の巾方向)のM−H曲線を測定す
るのが好ましい。
(3)第10図は張力f=0.4kgfを加えながら測定したha
rd軸方向のM−H曲線である。原点より増磁曲線に接線
を引き、飽和磁化(Ms)のラインとの交点を求め、交点
の示す磁場をHkとする。
第11図は張力f=1kgfを加えた時のhard軸方向のM−H
軸線である。張力を大きくした時に、張力を加えた方向
に直角な方向をhard軸とする磁気異方性(Hk)が増大す
る場合がλ>0である。
(4)第12図は、上記第10図と第11図に示した手法によ
り測定したHkの値を張力fに対してプロットしたもので
ある。
第12図よりHkとfとの関係の勾配(b/a)が求まり、単
位張力当りのHkの変化巾を求めることができる。Hkの変
化巾(ΔHkと以下に記す)はλの大小に関与し、後述の
第(6)項に示すλの計算式に用いる。
上記第(1)項ではeasy軸方向を長さ方向としてサンプ
リングするとしたが、λ<0の場合はhard軸方向よりサ
ンプリングし、第9図の構成でhard軸方向を測定するの
がよい。また無張力下で異方性(Hk)が非常に大きい場
合は張力を加えることによるHkの減少分を求めてもよ
い。また、面内で等方的な磁気特性を有する時は任意の
方向で測定してもよい。
以下にλの計算式を示す。
(5)第8図において、フイルムFの厚さをDf,ヤング
率をEfとし、軟磁性膜(S)の厚さをDs,ヤング率をEs
とする。fの張力が加わることによる膜(S)に働く応
力(σ)は下記式となる。
応力(σ)=(f・Es)/(Es・Df・m+Ef・Df・m) 以上は膜(S)に働く応力(σ)を求める一例を示した
ものであり、歪ゲージ等を用いて応力(σ)を求めても
よい。
(6)下記式により磁歪定数(λ)を求めるものとす
る。
磁歪定数(λ)=(Is/3)×(ΔHk/σ′) ただし、Isは飽和磁化[wb/m2],σ′は単位張力当り
の膜(S)に加わる応力[(N/m2)/kgf],ΔHkは上述
の単位張力当りのHkの変化分[(A/m)/kgf]である。
以上述べた手法は軟質の支持材、すなわち有機高分子フ
イルムに好適である。硬質の支持材では上記の手法に開
示されている原理に従ってλを求めることができる。ま
た、記録層が積層された状態のものでも上記(5)項に
示されている原理に従い、記録層のヤング率がわかれば
求めることができる。軟磁性層(S)と記録層(R)の
ヤング率は、λに与える誤差は小さいのでおおよその値
が判ればよい。
磁歪定数(λ)が絶対値で1×10-6より小さい軟磁性層
を得るには、まず軟磁性層の構成元素の組成を選べばよ
い。しかし、公知のようにλは結晶軸の方向により異る
のが普通であり、軟磁性膜の結晶格子構造と、該膜の結
晶配向性の影響等も受ける。
よって、軟磁性膜の作製方法と作製条件に由来する膜の
微細構造を考慮しつつ組成を選択する必要がある。第13
図にMoを5wt%含有するNiFeMo(Moパーマロイ)におけ
るNi含有量と磁歪定数(λ)との関係を示した。第13図
は、スパッタリング法で作製した面心立方結晶構造を有
し<111>軸が弱く垂直配向した約0.25μm〜0.50μm
のMoパーマロイ薄膜の一例であり、本特許を何ら制限す
るものではない。
以下に実施例を示す。
[実施例] 50μmの厚さの二軸配向ポリエチレンテレフタレートの
フイルムを支持体Fとし、該支持体上に、直流二極マグ
ネトロンスパッタ装置を用い下記の条件下でパーマロイ
薄膜SとCoCr合金薄膜Rを順次積層した。
(1)装置 日電アネルバ(株)製,型式SPF-430Hを用いた。4イン
チのターゲット3個を有し、真空中で3つの層の積層が
可能である。
また、強力な永久磁石を配し、4mm厚さの強磁性体ター
ゲットのスパッタが可能な様に改造した。さらに、基板
取付部は、下記の条件が可能な様に改造した。
(2)基板 上記フイルムを16cm直径の円型金枠に展張し取り付け、
膜堆積中は18rpmで回転させた。また外部より直流電位
(Vb;バイアス電圧)を印加できるようになっている
(バイアススパッタ法は、例えば、特開昭57-34324号の
第4図参照)。
(3)スパッタ条件 (3−1)パーマロイ薄膜S; Mo5.0wt%,Mn0.02wt%,Fe16.1wt%,残部Ni(99.9%純
度)の組成を有するパーマロイターゲットを使用し、基
板とターゲットとの間隔55.5mm,アルゴンガス圧0.8Pa,
投入電力300wattで10分37秒間、基板に−100voltのVb電
圧を印加しながらスパッタした。
なお、このスパッタ条件で得られるパーマロイ薄膜のλ
は5.2×10-7であった。
(3−2)CoCr合金薄膜R; Cr20wt%,残部Co(99.9%純度)より成るCoCr合金ター
ゲットを使用し、基板とターゲットとの間隔55.5mm,ア
ルゴンガス圧0.4Pa,投入電力500wattで2分17秒間のス
パッタを行った。スパッタ時に−70voltの電圧(Vb)を
印加した。
(4)評価結果 得られたCoCr/パーマロイ二層膜媒体の中心より半径45m
mの所の静特性は下記であった。
CoCr膜: 膜厚…0.20μm 垂直方向保磁力(Hcv)…680Oe 実効的異方性磁界(Hk)…(4.3±0.1)kOeパーマロイ
膜: 膜厚…0.53μm 保磁力…(9±1)Oe(CoCr膜とパーマロイ膜の積層状
態で、M−Hトレーサーを用い評価した。) 半径45mmの所を中心とし、半径方向と円周方向の2方向
より0.5インチ巾,60mm長の長方形の試料をサンプリング
し、市販の0.5インチ巾のVTRテープにつなぎ込み下記表
−1の条件で電磁変換特性を測定した。測定結果を表−
2に示した。
前述の第2図は本実施例の半径方向の2KBPIKの記録密度
における再生出力エンベロープを示したものである。な
お、第2図〜第6図はすべて各サンプルの2KBPIにおけ
るエンベロープの測定長約40mmの部分である。
[比較例] 実施例と同様に、ただし、パーマロイ・ターゲットとし
て、Cu4.51wt%,Mo3.82wt%,Mn0.52wt%,Fe13.64wt%,
残部NiよりなるCuMoパーマロイを用い、二層膜媒体を作
製した。このCuMoパーマロイ薄膜のλは1.2×10-6であ
り、Hcは4.5±3OeであったCoCr膜の特性は実施例と略同
じであった。
実施例と同様に評価した電磁変換特性の結果を表−3に
示す。
以上のように本発明になる軟磁性層を有する二層膜媒体
はすぐれた再生出力の安定性を示した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の垂直磁気記録媒体の代表的な構成を示
した断面図であり、Fは支持体,Sは軟磁性層,Rは記録
層,Pは保護層である。 第2図〜第6図は再生出力エンベロープの代表的な形を
示したもので、第2図が良好な場合、第5図と第6図が
不良なものであり、第3図と第4図が両者の中間的なも
のである。 第7図は種々の軟磁性層の保磁力Hcと磁歪定数の絶対値
|λ|に対して、該軟磁性層を有する二層膜媒体の再生
出力エンベロープの良否を示したものである。 第8図〜第11図は磁歪定数λを求める方法の説明図であ
り、第8図は測定サンプルの形状,第9図はM−Hトレ
ーサーにサンプルをセットした状態,第10図と第11図は
張力を加えながら測定された磁化困難軸方向のM−Hル
ープとHk値の求め方を示したものである。第12図は張力
fによるHkの変化をプロットしたものである。 第13図はMoパーマロイにおいて、Ni含有量に対し磁歪定
数λを示したものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】支持体上に軟磁性層と記録層とを有する二
    層膜構造の垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性層を
    膜面内で測定される磁歪定数(λ)が−1×10-6以上1
    ×10-6以下であり、かつ保磁力(Hc)が30エルステッド
    (Oe)以下の軟磁性層(但し、磁化容易軸が膜面にほぼ
    垂直を向いているかあるいは面内でもリング状磁気ヘッ
    ドで記録・再生する時に軟磁性層を流れる磁力線に対し
    ほぼ直角方向を向いている軟磁性層を除く)としたこと
    を特徴とする垂直磁気記録媒体。
  2. 【請求項2】前記軟磁性層の保磁力(Hc)が15Oe以下で
    あり、かつ磁歪定数(λ)が−7×10-7以上7×10-7
    下である特許請求の範囲第(1)項記載の垂直磁気記録
    媒体。
  3. 【請求項3】前記軟磁性層がパーマロイである特許請求
    の範囲第(1)項、若しくは第(2)項記載の垂直磁気
    記録媒体。
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