JPH0969439A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気記録媒体、特に鉄、窒素及び酸素を含む
磁性層を有する磁気記録媒体のS/N 特性を向上させる。 【解決手段】 支持体上に、鉄、窒素及び酸素を含む磁
性層であって、該磁性層中の深さ方向における窒素濃度
の変動が５原子％以下で、且つ前記磁性層における鉄(F
e)、窒素(N) 及び酸素(O) の割合が、原子比でFe：N：O
＝55〜90：５〜40：５〜30であるFe−N−O系磁性層を形
成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体に関
する。より詳しくは、鉄、窒素及び酸素を含む磁性層を
有する金属薄膜型の磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録媒体、例えば磁気テープには、
非磁性支持体であるフィルム上に磁性粉をバインダーに
分散させた磁性塗料を塗布してなる従来からある塗布型
テープと、フィルム上に真空中で磁性金属を蒸着する真
空蒸着法等を用いてバインダーを全く含まない金属薄膜
の磁性層を非磁性支持体上に付着させる金属薄膜型テー
プとがある。そして、近年の磁気記録は高密度記録化の
方向にあり、金属薄膜型テープは、磁性層にバインダー
を含まないことから磁性材料の密度を高められるため、
高密度記録に有望であるとされている。

【０００３】ところで、真空蒸着法等によって非磁性支
持体上に形成する磁性層用の磁性材料としては、従来で
は、Co系、Co−Ni系、Co−Cr系の強磁性合金が用いられ
ている。しかしながら、Co、Ni、Crは共に価格が高い上
に公害問題も有している。この点、Fe（金属鉄）は、価
格が安く公害の安全性においても問題はないが、高記録
密度に不可欠な保磁力が低く、また、耐食性が低いとい
う欠点があり、Co−Ni系、Co−Cr系及びFeに代わる磁性
層用材料が望まれている。

【０００４】このような状況から、ベースを低価格で環
境汚染の心配のないFeとし、高い保磁力と耐食性を有す
る磁性層を形成するために、Feの蒸着中に酸素、窒素、
二酸化炭素等のガスやこれらの混合ガスをイオン化して
照射する、いわゆるイオンアシストによる蒸着法によ
り、Fe−N系、Fe−C系、Fe−N−O系、Fe−C−N−O系等
の磁性膜を形成することが試みられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特にFe
−N−O系の磁性層では磁性層中の各元素の存在状態（濃
度）によっては必ずしも耐食性とS/N が充分とはいえな
い場合があり、どのような割合でこれら三つの元素を磁
性層中に存在させるかは充分に検討されていないのが現
状である。従って本発明の目的は、Fe−N−O系の磁性層
において、特に三つの元素、特に窒素の存在量に着目し
て、高いS/N を有する磁気記録媒体を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな状況に鑑み、より高いS/N 特性を有するFe−N−O系
の磁性層を得るために鋭意研究した結果、これらの三成
分の割合を特定範囲とし、且つ磁性層中の窒素濃度を一
定とすることにより前記の目的を達成できることを見出
し、本発明を完成するに至った。

【０００７】すなわち本発明は、支持体と、該支持体上
に形成された鉄、窒素及び酸素を含む磁性層を少なくと
も一層有する磁気記録媒体であって、鉄、窒素及び酸素
を含む前記磁性層中の深さ方向における窒素濃度の変動
が５原子％以下であり、且つ、前記鉄、窒素及び酸素を
含む磁性層における鉄(Fe)、窒素(N) 及び酸素(O) の割
合が、原子比でFe：N：O＝55〜90：５〜40：５〜30であ
ることを特徴とする磁気記録媒体を提供するものであ
る。ここで磁性層の深さ方向とは、磁性層表層から支持
体へ垂直に向かう方向をいう。

【０００８】本発明の磁気記録媒体は鉄、窒素及び酸素
を含む特定の磁性層（以下、Fe−N−O 系磁性層とい
う）を少なくとも一層有することであり、このFe−N−O
系磁性層の特徴は、 Fe−N−O系磁性層の深さ方向における窒素濃度の変動
が５原子％以下であること Fe−N−O系磁性層全体の鉄、窒素及び酸素の割合が特
定範囲にあること であり、これらの要件が全て満たされない場合は、高い
S/N 特性を有し、且つ良好な磁気特性を示す磁気記録媒
体を得ることはできない。高いS/N 特性を得るために
は、出力とノイズとのバランスが良好でなくてはならな
いが、窒素濃度が本発明の範囲にあるFe−N−O系磁性層
が特にS/N のバランスを良好にする。

【０００９】本発明の磁気記録媒体において、Fe−N−O
系磁性層は、鉄を蒸着させながら窒素イオンと酸素イオ
ンとを供給する、いわゆるイオンアシスト蒸着法により
形成される。磁性層を形成するイオンアシスト蒸着法は
従来知られている方法により行なうことができる。ただ
し本発明では、磁性層の深さ方向における窒素濃度の変
動が５原子％以下とする必要があり、このためには窒素
イオンの供給量を調節する必要がある。特に好ましくは
磁性層の深さ方向でほぼ一定であることである。また磁
性層の深さ方向における窒素濃度の変動が、該磁性層の
表層から該磁性層の深さ方向へ 500〜5000Åの範囲で５
原子％以下とすることがより望ましい。

【００１０】本発明の磁気記録媒体のような特定の磁性
層は、具体的には、例えば図１のような装置において窒
素イオンをイオン銃11で供給する際に、イオンビームの
幅を広げて成膜部全体にイオンビームを照射することで
形成できる。

【００１１】本発明の磁気記録媒体では、磁性層全体に
おける鉄(Fe)、窒素(N) 及び酸素(O) の割合が、原子比
でFe：N：O＝55〜90：５〜40：５〜30であるのが好まし
い。なお、磁性層中の元素濃度は、オージェ電子分光法
により測定できる。ただし、磁気記録媒体の表層部や支
持体と磁性層との界面付近は、異物の混入（コンタミネ
ーション）、潤滑剤、保護層及び支持体等の影響によ
り、オージェプロファイルの形状を正確に求めることは
困難であり、本発明において、これらの部分の元素濃度
の変化は排除される。

【００１２】本発明においては、支持体上に形成される
磁性層は多層構造であってもよいが、その場合、少なく
とも最表層（最も支持体から遠い磁性層）は、前記した
本発明の特徴を有するFe−N−O系磁性層、即ち、磁性層
中の窒素濃度の変動が磁性層の深さ方向で５原子％以下
であり、且つ鉄、窒素、酸素の割合が上記の範囲にある
磁性層とする必要がある。複数のFe−N−O系磁性層を形
成する場合は、最表層がかかる本発明のFe−N−O系磁性
層であればよく、下層のFe−N−O系磁性層においては窒
素濃度の変化の状況は問わない。また、下層に形成され
る磁性層は、Fe−N−O系磁性層ではなく、別の金属材
料、例えばCo、Co−Ni等からなっても良い。本発明にお
いて、磁性層の厚さは限定されないが、例えば本発明の
Fe−N−O系磁性層が単層の場合は1000〜3000Å、多層の
場合は本発明のFe−N−O系磁性層（最表層）が 500〜20
00Å、その他の磁性層が 500〜2000Åである。

【００１３】また、本発明の磁気記録媒体は、面内の保
磁力が1200(Oe)以上であるのが好ましく、更に好ましく
は1300〜1800(Oe)である。面内の保磁力が1200(Oe)未満
であると、高域の出力レベルが低下するので輝度のS/N
が低下する傾向を示す。

【００１４】このような磁性層を有する本発明の磁気記
録媒体では、窒素濃度のみが磁性層の深さ方向で変動せ
ずほぼ一定となっているため、磁性層中の透磁率が一定
であり、磁力線の抜けが良く、高いS/N 特性を得ること
ができる。すなわち、出力とノイズのバランスが良好に
なるためである。

【００１５】また、本発明の磁気記録媒体の支持体の材
料としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレ
ンナフタレートのようなポリエステル；ポリエチレン、
ポリプロピレン等のポリオレフィン; セルローストリア
セテート、セルロースジアセテート等のセルロース誘導
体；ポリカーボネート；ポリ塩化ビニル；ポリイミド；
芳香族ポリアミド等のプラスチック等が使用される。こ
れらの基材の厚さは３〜50μｍ程度である。

【００１６】また、磁性層上には、厚さ10〜200 Å程度
の保護層、特にダイヤモンドライクカーボン、グラファ
イト等の炭素薄膜からなる保護層を設けることが望まし
い。また、かかる保護層上には、厚さ２〜50Å程度の潤
滑層、特にパーフルオロポリエーテル等のフッ素系潤滑
剤からなる潤滑層を形成するのが好ましく、磁性層が形
成される面と反対の面には、更にカーボンブラックを主
成分とする厚さ 0.1〜1.0 μｍ程度のバックコート層等
を設けてもよい。これらの層を形成する原料は従来公知
のものが適宜使用できる。また、バックコート層は、Al
−Cu合金等の金属を蒸着させて形成してもよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１に本発明の磁気記録媒体の製
造に使用する斜め蒸着のための真空蒸着装置の一例を示
す。図１において、真空容器１内は、ターボポンプ２と
ロータリポンプ３とで真空状態が維持されている。前記
真空容器１内には、巻出しロール４と巻取りロール５と
が設けられ、巻出しロール４から巻出されて巻取りロー
ル５に巻取られる間で、PET （ポリエチレンテレフタレ
ート）、ポリイミドあるいはアラミド等で製造される支
持体としてのフィルム６は、内部に冷却水が流れる平板
状の冷却板７に沿って走行して移動する。前記冷却板７
には、冷却水供給管８から冷却水が供給されて図示しな
い排水管から排水されるようになっており、冷却水が外
部の冷却水タンクから循環供給される。また、前記冷却
板７の下方には、MgO 製のルツボ９が置かれ、この中に
例えば純度 99.95％のFeを入れ、このルツボ９内のFe面
に対して斜め上方の電子ビーム銃10から電子ビームを照
射する。これにより、Feを加熱気化させるようになって
いる。このFeの蒸着の際に、ルツボ９からのFeの蒸気流
のフィルム６に対する入射角αが所望の範囲になるよう
に冷却板７の傾斜を設定する。このような斜め蒸着法を
採用することにより、磁性層の磁気異方性によって磁気
特性が向上する。Feの蒸着時には、フィルム６の蒸着面
に対して垂直方向にイオン銃11を配置し、該イオン銃11
に窒素ガスを供給し窒素イオンを生成して、フィルム６
にFeを蒸着させつつ、また酸素ガス導入管13から酸素ガ
スを通気しながら酸化反応を起こさせてFe−N−O系磁性
層を形成する。この時、イオンビームの幅を広げて成膜
部全体にイオンビームを照射することで窒素濃度を一定
にすることができる。また、イオン銃11に窒素ガスと酸
素ガスの混合ガスを供給し窒素イオンと酸素イオンを生
成して、フィルムの蒸着面に前記窒素イオンと酸素イオ
ンを照射する方法も可能であり、この場合もイオンビー
ムの幅を広げて成膜部全体にイオンビームを照射する。
図中12は、フィルム６への蒸着範囲を規制するための遮
蔽板である。

【００１８】

【実施例】以下実施例にて本発明を説明するが、本発明
はこれらの実施例に限定されるものではない。

【００１９】実施例１ (1) 磁気記録媒体の製造 PET フィルム上に、Fe−N−O系の磁性層を形成し、更に
保護層、潤滑剤及びバックコート層を形成し、磁気フィ
ルムを製造した。各層の形成条件等は以下の通りであ
る。図１に示すイオンアシスト斜め蒸着装置に厚さ6.4
μｍのPETフィルム６を装着し、フィルム６を冷却板７
上に走行させた。走行速度は 1.0ｍ／分であった。そし
て、酸化マグネシウム製のルツボ９に純度99.95 ％程度
の鉄を入れ、出力５kWで電子銃10を作動させて鉄を蒸発
させ、PET フィルム６に鉄粒子を蒸着（入射角α＝70
°）させると共に、窒素ガスをカウフマン型イオンガン
11に供給し、PETフィルム６の鉄蒸着面に向けて窒素イ
オンを照射した。その際、イオンビームが蒸着領域の全
面に渡るようにビームの幅を広げて照射した。また同時
に酸素ガス導入管13より酸素ガスを通気させ酸化処理し
た。これによりFe−N −O 系の磁性層を形成した。次い
でPET フィルムの磁性層面とは反対の面に、平均粒径40
nmのカーボンブラックをウレタンプレポリマーと塩化ビ
ニル系樹脂とのバインダー樹脂中に分散させてなるバッ
クコート用の塗料をダイコーティング方式により、乾燥
膜厚0.5 μｍとなるように塗布し、乾燥してバックコー
ト層を形成した。その後 ECRプラズマCVD 法により厚さ
70Åのダイヤモンドライクカーボン薄膜からなる保護層
を前記磁性層上に形成し、更に該保護層上にパーフルオ
ロポリエーテル(FOMBLIN Z DOL、モンテカチーニ社製）
をフッ素系不活性液体（フロリナート FC-77、住友スリ
ーエム株式会社製）に0.05重量％となるように希釈、分
散させた塗料をダイコーティング方式により、乾燥膜厚
が20Åとなるように磁性層上に塗布し、105 ℃で乾燥さ
せて潤滑層を形成した。

【００２０】上記により得られた磁気記録媒体の磁性層
は、磁性層全体のFe：N：O原子比が70：20：10であっ
た。なお、該磁性層中の元素の分布をオージェ電子分光
法により分析した結果を図２に示す。この時のオージェ
電子分光法の測定条件は、電子銃条件は加速電圧は10k
V、エミッション電流は10mA、倍率は2000倍であり、エ
ッチング条件はエッチング用ガスはアルゴンガスであ
り、加速電圧は３kV、イオン電流300nA であり、この条
件下で30秒間毎にエッチングして分析を行なった。オー
ジェ電子分光分析の結果、該磁性層中の窒素濃度は深さ
方向でほぼ一定となっていることがわかる。なお、オー
ジェプロファイルのスタート部の炭素原子は潤滑剤及び
ダイヤモンドライクカーボン保護層の影響である。

【００２１】(2) 性能評価 上記により磁性層、保護層、潤滑層及びバックコート層
が形成されたPET フィルムを８mm幅に裁断し、８mmVTR
用カセットに入れた。このテープについて市販の８mmVT
R を改造したデッキにノイズメーターを接続詞、輝度S/
N 、カラーS/N(AM, PM) を測定し、表１にまとめた。ま
たこのテープの面内の保磁力を、VSM を用いて10kOe の
外部磁場をかけて測定した。その結果も表１に示す。

【００２２】実施例２ 実施例１における磁性層の成膜条件を代えて、Fe：N：O
原子比が84：８：８の磁性層を形成し、その他は実施例
１と同様にして磁気フィルムを製造し、実施例１と同様
の評価を行なった。その結果を表１に示す。なお、該磁
性層中の元素の分布を実施例１と同様の条件でのオージ
ェ電子分光法により分析した結果を図３に示す。オージ
ェ電子分光分析の結果、該磁性層中の窒素濃度は深さ方
向でほぼ一定となっていることがわかる。

【００２３】実施例３ 実施例１における磁性層の成膜条件を代えて、Fe：N：O
原子比が55：40：５の磁性層を形成し、その他は実施例
１と同様にして磁気フィルムを製造し、実施例１と同様
の評価を行なった。その結果を表１に示す。なお、この
磁気フィルムの磁性層中の元素の分布を実施例１と同様
の条件でのオージェ電子分光法により分析した結果、該
磁性層中の窒素濃度が深さ方向でほぼ一定となっている
ことを確認した。

【００２４】実施例４ 実施例１における磁性層の成膜条件を代えて、Fe：N：O
原子比が60：10：30の磁性層を形成し、その他は実施例
１と同様にして磁気フィルムを製造し、実施例１と同様
の評価を行なった。その結果を表１に示す。なお、この
磁気フィルムの磁性層中の元素の分布を実施例１と同様
の条件でのオージェ電子分光法により分析した結果、該
磁性層中の窒素濃度が深さ方向でほぼ一定となっている
ことを確認した。

【００２５】実施例５ 厚さ6.5 μｍのPET フィルムを図４に示す装置にセット
し、該フィルム上に蒸着によりコバルトからなる磁性層
を形成した。図４において、41は冷却キャンロール、42
a は巻取ロール、42b は巻出ロール、43はフィルム、44
はルツボ、45はコバルト、46は遮蔽板、47は酸素ガス導
入管、48は電子ビーム銃、49は真空チャンバである。蒸
着時の入射角は60°、電子ビーム銃のパワーは15kW、酸
素ガスの通気量は80SCCMとし、コバルト系磁性層の厚さ
は800 Åとし、フィルムの走行速度は2.0 ｍ／分とし
た。このコバルト系磁性層上に、実施例１と同様のFe−
N−O系の磁性層、保護層潤滑剤及びバックコート層を形
成して磁気フィルムを製造し、実施例１と同様の評価を
行なった。その結果を表１に示す。

【００２６】比較例１ 実施例１における磁性層の成膜条件を代えて、Fe：N：O
原子比が65：20：15で、窒素の最大濃度が40原子％の磁
性層を形成し、その他は実施例１と同様にして磁気フィ
ルムを製造し、実施例１と同様の評価を行なった。その
結果を表１に示す。なお、該磁性層中の元素の分布を実
施例１と同様の条件でのオージェ電子分光法により分析
した結果を図５に示す。オージェ電子分光分析の結果、
該磁性層中で窒素濃度が増減していることがわかる。

【００２７】比較例２ 実施例１における磁性層の成膜条件を代えて、Fe：N：O
原子比が35：45：20の磁性層を形成し、その他は実施例
１と同様にして磁気フィルムを製造し、実施例１と同様
の評価を行なった。その結果を表１に示す。

【００２８】比較例３ 実施例１における磁性層の成膜条件を代えて、Fe：N：O
原子比が60：10：30で、窒素の最大濃度が20原子％の磁
性層を形成し、その他は実施例１と同様にして磁気フィ
ルムを製造し、実施例１と同様の評価を行なった。その
結果を表１に示す。なお、この磁気フィルムの磁性層中
の元素の分布を実施例１と同様の条件でのオージェ電子
分光法により分析した結果、該磁性層中の窒素濃度は深
さ方向で徐々に増加していることを確認した。なお、該
磁性層中の元素の分布を実施例１と同様の条件でのオー
ジェ電子分光法により分析した結果を図６に示す。オー
ジェ電子分光分析の結果、該磁性層中の窒素濃度は磁性
層の表層付近で最小で、深さ方向に従って徐々に増加し
ていることがわかる。

【００２９】比較例４ 実施例１における磁性層の成膜条件を代えて、Fe：N：O
原子比が70：10：20で、窒素の最大濃度が15原子％の磁
性層を形成し、その他は実施例１と同様にして磁気フィ
ルムを製造し、実施例１と同様の評価を行なった。その
結果を表１に示す。なお、該磁性層中の元素の分布を実
施例１と同様の条件でのオージェ電子分光法により分析
した結果を図７に示す。オージェ電子分光分析の結果、
該磁性層中の窒素濃度は磁性層の表層付近で最大で、深
さ方向に従って徐々に減少していることがわかる。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、鉄−窒素−酸素系の磁
性層を有する磁気記録媒体のS/N が著しく向上する。

【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装置の概略図

【図２】実施例１で形成した磁性層のオージェ電子分光
分析のチャート

【図３】実施例２で形成した磁性層のオージェ電子分光
分析のチャート

【図４】実施例５で用いた蒸着装置の概略図

【図５】比較例１で形成した磁性層のオージェ電子分光
分析のチャート

【図６】比較例３で形成した磁性層のオージェ電子分光
分析のチャート

【図７】比較例４で形成した磁性層のオージェ電子分光
分析のチャート

【符号の説明】

１ 真空容器 ６ 支持体 10 電子ビーム銃 11 イオン銃 13 酸素ガス導入管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 准子 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体と、該支持体上に形成された鉄、
   窒素及び酸素を含む磁性層を少なくとも一層有する磁気
   記録媒体であって、 鉄、窒素及び酸素を含む前記磁性層中の深さ方向におけ
   る窒素濃度の変動が５原子％以下であり、 且つ、前記鉄、窒素及び酸素を含む磁性層における鉄(F
   e)、窒素(N) 及び酸素(O) の割合が、原子比でFe：N：O
   ＝55〜90：５〜40：５〜30であることを特徴とする磁気
   記録媒体。
2. 【請求項２】 鉄、窒素及び酸素を含む前記磁性層中の
   窒素濃度が、当該磁性層の深さ方向で一定である請求項
   １記載の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 鉄、窒素及び酸素を含む前記磁性層が、
   前記支持体から最も遠い磁性層として形成されている請
   求項１又は２記載の磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 面内の保磁力が1200(Oe)以上である請求
   項１〜３の何れか１項記載の磁気記録媒体。