JPS59148122A - 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】 １、産業上の利用分野 本発明は磁気テープ、磁気ディスク等の磁気記録媒体に
関するものである。

２、従来技術 従来、この種の磁気記録媒体は、ビデオ、オーディオ、
ディジタル等の各種電気信号の記録に幅広く利用されて
いる。　これらは、基体上に被着形成された磁性層（磁
気記録層）の面内長手方向における磁化を用いる方式と
して発達してきた。

ところが、近年、磁気記録の高密度化に伴々い、面内長
手方向の磁化を用いる記録方式では、記録信号が短波長
になるにつれ、媒体内の反磁界が増して残留磁化の減衰
と回転が生じ、再生出力が著しく減少する。　このため
、記録波長をサブミクロン以下にすることは極めて困難
である。

一方、磁気記録媒体の磁性層の厚さ方向の磁化（いわゆ
る垂直磁化）を用いる垂直磁化記録方式が、最近になっ
て提案されている（例えば、「日経エレクトロニクスＪ
　１９７８年８月７日号Ａ　１９２　）。

この記録方式によれば、記録波長が短かくなるに伴なっ
て媒体内の残留磁化に作用する反磁界が減少するので、
高密度化にとって好ましい特性を有し、本質的に高密度
記録に適した方式であると考えられる。

ところで、このよう外垂直記録を能率良く行なうには、
磁気記録媒体の記録層が垂直方向（磁性層の厚さ方向）
に磁化容易軸を有していなければならない。　こうした
磁気記録媒体としては、基体（支持体）上に、磁性粉末
とバインダーとを主成分とする磁性塗料を塗布し、磁性
層の垂直方向に磁化容易軸が向くように配向させた塗布
型の媒体が知られている。　この塗布型媒体には、Ｃｏ
１Ｆｅ５０４　、ｒ　　Ｆｅｗ　Ｏ３、Ｃｏ添加Ｆｅ５
Ｏ４、Ｃｏ添添加−Ｆｅ＠Ｏｓ、六方晶フェライト（例
えばバリウムフェライ）　）　、ＭｎＢ１　＠が磁性粉
末として用いられている（特開昭５２−４６８０３号、
同５３−６７４０６号、同５２−７８４０３号、同５５
−８６１０３号、同５２−７８４０３号、同５４−８７
２０２号各公報）。　しかしながら、これらの塗布型媒
体は、磁性層中に非磁性のバインダーが存在しているた
めに、磁性粉末の充填密度を高めることには限界があυ
、従ってＳ／Ｎ比る等、磁性塗膜からなる磁性層を有す
る媒体は垂直磁化記録用としては不適当である。

そこで、垂直磁化する磁性層を、例えばバインダーを用
いることなく磁性体を支持体上に連続的に被着したもの
で形成した連続薄膜型磁気記録媒体が、高密度記録に適
したものとして注目されている。

この連続薄膜型の垂直磁化記録用記録媒体は、例えば特
公昭５７−１７２８２号に開示されているように、コバ
ルトとクロムとの合金膜からなる磁気記録層を有してい
て、特にクロム含有量は５〜２５重量係のＣｏ　−Ｃｒ
合金膜が優れているとしている。

また、Ｃｏ−Ｃｒ合金膜に３０重量％以下のロジウムを
添加してなる磁性層を有する磁気記録媒体が特開昭５５
−１１１１１０号公報に開示され、更にコバルト−バナ
ジウム合金膜（例えば米国電気電子通信学会：略称ＩＥ
ＥＥ刊行の学会誌”　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎＭ
ａｇｎｅｔｉｓｍ　”　１９８２年第１８巻Ａ６．１１
１６頁）やコバルト−ルテニウム合金膜（例えば１９８
２年３月開催の第１８回東北犬通研シンポジウム「垂直
磁気記録」論文集）を用いた磁気記録媒体が知られてい
る。　このうち、Ｃｏ−Ｃｒ系合金膜は、垂直磁化用と
して有望視はされているが、次の如き欠点を有している
ことが判明した。

（１）、磁性層の面に垂直に磁化容易軸を配向させるに
は、特に１０’Ｔｏｒｒ以上の高真空中で磁性層を作成
する必要があり、かつ基板の高度な洗浄処理、低スパツ
タ速度等の如き条件を要し、垂直配向の制御要因が非常
に複雑となる。

（２）、信号の記録、再生においては、磁気記録媒体と
垂直記録／再生用ヘッドとを相対的に摺動させるために
、ヘッドと媒体との間の界面状態が悪く、媒体にきすが
発生し易く、ヘッドも破損等を生じる。

（３）、磁性層が硬いために、可撓性のある基体上に磁
性層を設けた場合に電装が人ね易い。　　。

（４）、磁気記録媒体としての耐蝕性が充分でなく、従
って表面に保護膜を設ける必要がある。

（５）、原料のコバルトは安定に入手し難く、コストが
高くつく。

３　発明の目的 本発明者は、上記の如き実情に鑑み、鋭意検討した結果
、高密度の垂直磁気記録に適し、機械的強度や化学的安
定性等に優れ、更に再生出力の大きい磁気記録媒体を得
ることに成功したものである０ ４、発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、基体上に磁性層が設けられている磁気
記録媒体において、前記磁性層が、（ａ）、酸化鉄を主
成分とする連続磁性層であるとと０ （ｂ）、磁性層の面内方向での残留磁化（ＭＦ［）と、
磁性層の面に対し垂直方向での残留磁化（ＭＹ）との比
（Ｍｖ　／　ＭＨ）が０．５以上であること。

を夫々構成として具備し、かつ表面粗さが０．２μｍ以
下の前記基体上に設けられていることを特徴とする磁気
記録媒体に係るものである。

本発明によれば、磁性層が酸化鉄を主成分としているか
ら、酸化物に由来する特有の優れた特性（即ち機械的強
度及び化学的安定性等）が得られ、従来の合金薄膜に必
要であった表面保護膜は不要となる。　この結果、磁気
ヘッドと媒体との間隔を小さくし得て高密度記録が可能
になると共に、材料面からみても低コスト化が可能とな
る。

いるので、酸化鉄磁性体の磁気モーメントは面内方向に
対し３０度以上垂直方向側へ立ち上っておシ、垂直磁化
を充分に実現できる構造となっている。

上記磁化量ＭｖＸＭＨは、例えば試料振動型磁力計（東
英工業社製）で測定可能である。　即ち、Ｍｖ／　ＭＨ
が０．５未満であれば垂直磁化に適した磁気モーメント
が得られ難い。

更に１本発明で重要なことは、上記磁性層が表面粗さ０
．２μｍ以下の基体上に設けられていることである。　
従来の磁化膜においては、本発明の如くに酸化鉄を主成
分とし、垂直磁化用として好適な残留磁化比（Ｍｖ　／
　ＭＨ）を有する磁化膜は全く想定されない上に、こう
した磁化膜が設けられる基体の表面粗さについて良好な
再生特性との関連において考察が行なわれていないのが
実情であった０　なお、本発明においては、磁性層とは
反対の面の基体面の表面粗さを０．３μｍ〜３．０μｍ
として、行 その基体面を適度に荒すと、例えばテープの走膚性、巻
き姿等の改善に有効である。

本発明における酸化鉄系磁性層を設ける基体は０．２μ
ｍ以下の表面粗さを有するものを使用しているので、磁
性層表面は適切に平滑化されたものとなっている。　一
般に、ビデオ信号の記録／再生に用いる磁り１テープや
、垂直磁気記録用の磁気ディスクでは、高密度記録にお
いてその記録波長が１μｍ以下であるため、このような
用途に使用する磁気記録媒体の磁性層の表面粗さはスペ
ーシングロスを少なくする上でｏ、ｉμｍ以下でなけれ
ばならない。　本発明によれば、上記の如く、基体の表
面粗さを０．２μｍ以下と特定範囲に設定することによ
って、磁性層の表面粗さを高密度で高出力の垂直記録に
適した０、１μｍ以下にできることをはじめて実現した
のである。

なお、本発明における上記「表面粗さ」は、Ｊ■５０６
０１に規定された［最大高さＲｍａｘＪ　に相当するも
のである。

本発明による磁性層は、従来の塗布型磁性層とは根本的
に異なり、バインダーを使用せずに酸化鉄（例えばＦ６
：＋０４、γ−Ｆｅ、ＩＯ１、又はこれらの中間組成の
非化学量論的組成からなるベルトライド化合物）自体が
連続的に連なった薄膜からなっている。　この磁性層に
おいては、鉄と酸素の両元素の総和は磁性層の５０重量
係以上であるのがよく、７０重貴チ以上であるのが更に
望ましい。　１だ、鉄と酸素との比は、酸素の原−７数
／鉄の原子数＝１〜３であるのがよ＜、’／３〜２であ
るのが更によく、上記に例示した酸化鉄が適当である。

　上記酸化鉄がスピネル型の結晶構造を有していると、
飽和磁化量が大きく、記録（Ｆｔ号の再生時に残留磁束
密度が大きくて再生感度が極めて良好となる。

一般に、磁性を示す酸化鉄には、菱面体晶形の寄生強磁
性を有するα−Ｆｅａｒｓ　；　　スピネル構造でフェ
リ磁性を示すＦｅ５Ｑ４、Ｉ　　Ｆｅ２ｅｓ又はこれら
のベルトライド化合物；六方晶型の酸化物であるＢａ系
フェライト又はＳｒフェライト、Ｐｂフェライト又はそ
の誘導体；ガーネット構造の希土類ガーネット型フェラ
イトがある。　これらの酸化鉄のうち、その磁気特性の
重要な１つである飽和磁化量は、α−Ｆｅ−０＊では２
．ＯＧａｕｓｓ　、　Ｂａフェライト、Ｓｒフェライト
、Ｐｂフェライトでは最大でも３８０Ｇａｕｓｓ程する
スピネル型フェライトの飽和磁化量は４８０Ｇａｕｓｓ
を示し、酸化鉄の中で最も大きい。　このような大きな
飽和磁化量は、記録した信号を再生する場合、残留磁束
密度の大きさを充分にし、再生感度が良好となるために
、極めて有効寿ものである。　一方、スピネル型フェラ
イトに類似した飽和磁束密度を示すものとしてＢａフェ
ライト、Ｓｒフェライトがあるが、これらの連続薄膜型
の磁性層を形成するには、例えば後述のスパッタ装置に
おいて基体の温度を５００°Ｃと高？１．に保持しなけ
ればならず、このために基体の種類等が制約される（例
えば耐熱性の乏しいプラスチックス基体は使用不可能）
等、作成条件に問題があシ、不適当である０　本発明の
スピネル型酸化鉄では室温〜３００’Ｃと低温で製膜が
可能であシ、基体材料の制約を受けることがない。　但
、磁性層には、鉄及び酸素以外の金属又はその酸化物、
或いは非金属、半金属又はその化合物等を添加し、これ
によって磁性層の磁気特性（レリえは保磁ブバ飽和磁化
量、残留磁化量）及びその結晶性、結晶の特定軸方向へ
の配向性の向上等を図ることができる。　こうした添加
元素又は化合物としてはＡＩ、　Ｃｏ、　Ｃｏ　−Ｍｎ
ＸＺｎ、　Ｃｏ　−Ｚｎ、　ＬｉＸ０ｒＸ７１、Ｌｉ−
ＣｒＸＭｇ。

Ｍｇ−Ｎｉ、　Ｍｎ−Ｚｎ、　Ｎｉ、　Ｎｉ−Ａ４ＸＮ
ｉ　−Ｚｎ、　Ｃｕ。

Ｃｕ−ΔＩｎＸＣｕ　　Ｚｎｓ、　Ｖ等が挙げられるが
、この他の元素及び化合物でもよい。

また、本発明の磁気記録媒体に使用可能な基体材料は、
磁性材料が被着可能であって０．２μｍ以下の表面粗さ
を有しているものであれば種々のものが採用可能である
。　例えば、望ましい表面平滑性を示す基体として、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、三酢酸セ
ルロース、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド
、ポリメチルメタクリレートの如きプラスチックス、ガ
ラス等のセラミックス等からなる基体が使用可能である
。　或いは金属基体も使用してもよい。　基体の形状は
シート、カード、ディスク、ドラムの他、長尺テープ状
でもよい。

この磁気記録媒体を作成するには、基体を固定板に密着
支持し、或いは基体を走行させつつ磁性材料を被着させ
ることができる。　このためには、真空ポンプ等の真空
排気系に接綽した処理室内で、磁性材料のターゲットを
スパッタするか、或いは磁性材料の蒸発源から同材料を
蒸発させ、基体上に被着するスパッタ法、蒸着法叫が適
用可能である。　いずれの場合も、磁性層を構成する元
素を飛翔させて、基体上にその連続薄膜を形成する。

５、実施例 以下、本発明の磁気記録媒体を図面参照下に更に詳細に
説明する。

本発明で使用する磁性材料を基体上に被着させる手段と
しては、磁性層構成原子を飛翔させる真空蒸着法（′ｄ
ｌ界蒸着、イオンブレーティング法を含む。）、スパッ
タリング法等があるが、このうち対向ターゲットスパッ
タ装置を用いる方法が望ましい。

第１図は、対向ターゲットスパッタ装置を示すものであ
る。

図面において、１は真空槽、２は真空槽１を排気する真
空ポンプ等からなる排気系、３は真空槽１内に所定のガ
スを導入してガス圧力を１０−１〜１０’Ｔｏｒｒ程度
に設定するガス導入系である。

ターゲット電極は、ターゲットホルダー４により一対の
ターゲラ）　Ｔｓ　、Ｔｚを互いに隔てて平行に対向配
量した対向ターゲット電極として構成されている。　こ
れらのターゲット間には、磁界発生手段（図示せず）に
よる磁界が形成される。　一方、磁性薄膜を形成すべき
基体６は、基体ホルダー５によって、上記対向ターゲッ
ト間の側方に垂直に配置される。

このように構成されたスパッタ装置において、平行に対
向し合った両ターゲッ）Ｔｔ、Ｔｔの各表面と垂直方向
に磁界を形成し、この磁界により陰極降下部（即ち、タ
ーゲラ）Ｔ、−Ｔ、を間に発生したプラズマ雰囲気と各
ターゲットＴ、及びＴ２との間の領域）での電界で加速
されたスパッタガスイオンのターゲット表面に対する衝
繋で放出されたγ電子をターゲット間の空間にとじ込め
、対向した他方のターゲット方向へ移動させる。　他方
のターゲット表面へ移動したγ電子は、その近傍の陰極
降下部で反射される。　こうして、γ電子はターゲラ）
ＴｘＴｚ間において磁界に束縛されながら往復運動を繰
返すことになる。　乙の往復運動の間に、γ電子は中性
の雰囲気ガスと衝突して雰囲気ガスのイオンと電子とを
生成させ、これらの生成物がターゲットからのγ電子の
放出と雰囲気ガスのイオン化を促進させる。　従って、
ターゲットＴＩ　　Ｔｓ間の空間には高密度のプラズマ
が形成され、これに伴なってターゲット物質が充分にス
パッタされ、側方の基体６上に磁性材料として堆積して
ゆくことに浸る。

この対向ターゲットスパッタ装置は、他の飛翔手段に比
べて、高速スパッタによる高堆積速度の製膜が可能であ
り、また基体がプラズマに直接曝されることがなく、低
い基体温度での製膜が可能である等のことから、垂直磁
化膜を形成するのに有利である。　しかも、対向ターゲ
ットスパッタ装置によって飛翔した磁性膜材料の基板へ
の入射エネルギーは、通常のスパッタ装置のものよゆも
小さいので、材料が所望の方向へ方向性を以って堆積し
易く、垂直磁化記録に適した構造の膜を得易くなる。

次に、上記のスパッタ装置を用いて磁気記録媒体を作成
する具体例を説明する。

との作成条件は以下の通シであった。

ターゲツト材　　　　鉄（Ｃｏを１原子チ含有）基体　
　　　　　　　ガラス 対向ターゲット間隔　　１００ｆｉ スパツタ空間の磁界　　１０００ｅ ターゲツト形状　　　１０〇−直径の円盤（５ｍｌ厚）
基体とターゲット端との間隔　　３０箇真空槽内の背圧
　　　１０　’　Ｔｏｒｒ導入ガス　　　　　　Ａｒ　
十Ｏｘ 導入ガス圧　　　４　Ｘ　１０　”　Ｔｏｒｒスパッタ
投入電力　　４２０　Ｗ このようにして第２図に示す如く、ベースフィルム６上
に酸化鉄系の磁性層１０を有する磁気記録媒体が得られ
た。　この媒体について、磁性層の特性評価は、Ｘ線マ
イクロアナライザー（ＸＭＡ）なった。　得られた磁気
記録媒体の特性は次の如くであった。

まず、面内方向での残留磁化量（Ｎｂｌ　）と面に垂直
方向での残留磁化量（ＭＹ）との比はＭｙ　／　ＭＨ≧
０．５であった。　即ち、第３図に例示するように、破
線で示す面内方向での磁化時のヒステリシス曲線と、実
線で示す垂直方向での磁化時のヒステリシス曲線とが夫
々得られだが、印加磁界がゼロのときの各磁化量をＭ■
、Ｍｖとした。　これによれば、前者のヒステリシス曲
線は後者のヒステリシス曲線よシも小さく、Ｍｖ≧０．
５ＭＨとガっていることが明らかでアシ、垂直磁化にと
って好適な磁性層が形成されていることが分る。　これ
は、酸化鉄系の磁性層においては驚くべき事実である。

また、との磁気記録媒体の組成をＸＭＡ　（Ｘ線マイク
ロアナライザ：日立製作所載ｒＸ−５ｓｓｊＫＥＶＥＸ
−７０００型）で測定したところ、Ｆｅが主ピークであ
り、ｃｏが少量含まれていることが分った。　更に、酸
化鉄の状態を調べるために、Ｘ線回折装置（日本電子社
製ｒ　ＪＤＸ　−１（ＩＲＡ　Ｊ：ＣｕＫα管球使用）
を用いて測定したところ、下記表に示すように、磁性層
が酸化鉄を主成分とするものであることが分った。　し
かも、この磁性層は、面内方向に対して垂直方向に秩序
圧しい構造を有していることが電子顕微鏡で観察された
。

たお、上記のスパッタ法による製膜前に、基体の表面を
同一スパッタ装置内でＡｒ＋によシボンバードして表面
清浄化処理したシ、或いはベーキングを施すか、高周波
をかけて表面処理しておくのが望ましい。

上記の如くに得られる磁気記録媒体について、基体６と
して各種の表面粗さを有するディスクを使用し、これら
の基体上に厚さ５０００　Ａの垂直磁化用のＦｅ５Ｏａ
膜（但、保磁力（Ｈｅ　）は１０００Ｑｅ）を夫々形成
した。　これらの磁気記録媒体（磁気ディスク）を公知
の記録再生装置に装着し、実効ヘッドギャップ０．３μ
ｍ、）ラック幅１００μｍのリング状ヘッドを用いて記
録、再生を行なった。

この結果、各ディスクについて第４図に示す如き結果が
得られた。　即ち、線記録密度（横軸）に対して再生電
圧（縦軸）が変化するが、基体の表面粗さを本発明の範
囲から外れて例えばＲｍ　ａｘ＝０．３μｍとしたもの
では、図中の破線で示すように特に高域での再生出力が
低いが、本発明の範囲内のもの（例えばＲｍ　ａｘ　＝
　０．１５μｍ、０．２μｍ）では、一点鎖線及び実線
で示すように再生出力が大幅に向上し、高密度記録に極
めて適していることが分った０

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を例示するものであって、第１図は対向タ
ーゲットスパッタ装置の概略断面図、 第２図は磁気記録媒体の断面図、 第３図は磁気記録媒体のヒステリシス曲線図、第４図は
基体の表面相さを変えた場合に得られた記録密度と再生
出力との関係のデータを比較して示すグラフ である。 なお、図面に示された符号において、 １・・・・・・・・・・・・・・・真空槽２・・・・・
・・・・・・・・・・排気系３・・・・・・・・・・・
・・・・、ガス導入系４．５・・・・・・・・・ホルダ
ー ６・・・・・−・・−・・・−・・−・基体１０・・・
・・・−・・・・・・・・・・磁性層である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、基体上に磁性層が設けられている磁気記録媒体にお
   いて、前記磁性層が、 （ａ）、酸化鉄を主成分とする連続磁性層から々ってい
   ること。 （ｂ）、磁性層の面内方向での残留磁化（Ｍｙｉ）と、
   磁性層の面に対し垂直方向での残留磁化（Ｍｖ）との比
   （Ｍｖ　／Ｍｌ（）が０．５以上であること。 を夫々構成として具備し、かつ表面粗さが０．２μｍ以
   下の前記基体上に設けられていることを特徴とする磁気
   記録媒体。