JPH0296923A - 垂直磁気記録媒体 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は薄膜型の垂直磁気記録媒体に関するものであり
、特に磁気テープ、フレキシブルディスク等の可撓性基
体を用いた垂直磁気記録媒体に関する。

［従来の技術］ 垂直磁気記録方式などで代表される」：うに記録密度の
高密度化に伴ない、真空蒸着、スパッタリング等で磁性
層を形成する薄膜型の磁気記録媒体の研究・開発が進ｌ
νでいる。しかし薄膜型の１社気記録媒体では磁性層が
数千人と薄く、また磁性層内部に潤滑剤等を含有ざける
ことが困難であり、従来からのコーティング型磁気記録
媒体に比べ耐摩耗性が劣る欠点があった。上記欠点を克
服するため磁性層上に種々の保護層を積層し、ざらに潤
滑剤を塗イ５するなどの工夫をしている。しかしスペー
シングロスによる再生出力の低下を極力低減するために
該保護層等の厚さは薄くしなければならず、薄くしても
機械的強度や潤滑性を１０ねないような材料の選択ある
いは表面形態の加工などの工夫がされており、例えばカ
ーボン膜の使用が提案されている。特にハードディスク
ではカーボン保ｍ層に関する提案が種々なされており、
例えばグラファイトカーボン等を減圧下で接触塗工する
方法（特開昭６１−１３４３９号公報）、スバツクリン
グ法によりアモルファスカーボンを形成する方法（特開
昭６１−１４２５２５号公報）、スパッタリング法によ
り磁性層に近い部分はアモルファス状の炭素、表面に近
い部分はグラファイト状の炭素を磁性層上に形成したち
のく特開昭６１２６５７２５号公報）、あるいは真空蒸
着によりカーボン層を形成したもの（特開昭６１−２０
８６２１．２０８６２２．２１０５２１＠公報など）な
どがある。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のいずれの提案も、リジッドディスク用途の乙ので
、可！真性のない固い基体を用いているものであり、耐
摩耗性はそれぞれ向上している。

しかしながら、接触塗工によるもの（は磁性層との接着
力が不足し耐摩耗性が十分でなく、またスパッタリング
法によるものはカーボン膜の形成速度が極めて遅く工業
的な製法としては不適当であり、さらに磁性層に近い部
分をアモルファス状炭素、表面に近い部分をグラフアイ
１へ状炭素としたものや、真空蒸谷方式によるものは可
撓性基体を使用した場合は十分な耐摩耗性が１ｑられず
、特に両面ＦＤＤや磁気テープ等の摩耗条件の厳しいヘ
ッドにおいてｔま耐摩耗性が著しく劣るという問題があ
る。

本発明は、かかる従来技術の諸欠点に鑑み創案されたも
ので、その目的は可撓性基体を用いた磁気記録媒体に適
した保護層を備え、優れた耐摩耗性を有する垂直磁気記
録媒体を提供することにある。

［課題を解決するだめの手段］ かかる本発明の目的は、可撓性を有する高分子基体上に
、基体面に対しａ３おむね垂直に配向したコバルトの部
分酸化物を主成分とする柱状構造体と空隙よりなるｉｆ
ｆ性層を有し、該磁性層上にカーボン層を積層した垂直
磁気記録媒体にＪ３い−Ｃ１Ｃ１該カーポンアモルファ
スカーボンとグラファイトカーボンの混合層からなり、
かつ磁性層側のカーボンはグラファイｉ〜成分が多く、
カーボン層の表層に近づくほどアモルファス成分が多ク
イ【るような構造を有していることを特徴とする垂直ト
エ気記録媒体により達成される。

本発明において使用される可撓性高分子基体としては、
有機重合体材料が適しており、中でもボリエヂレンテレ
フタレー１へ、ポリエチレンナフタレ−１へ、ポリＴヂ
レンシカルボギシレ−１〜などのポリコニスチル、ポリ
フェニレンスルフィド、芳香族ノｊζリアミドなどが適
している。特に前記有機重合体＋Ａ利の二軸延伸された
フィルム、シー１〜類が平面性、寸法、安定性に優れ最
も適している。

基体の厚みは特に限定されるものではないが、シー１〜
状、テープ状、カード状等の場合、加工性、寸法及定性
の点で、厚みは３μｍ〜５００μｍ、中でも４μｍ〜２
００μｍの範囲が好ましい。

本発明において基体面に対しおおむね垂直に配向した柱
状構造体と空隙よりなる磁性層とは、磁性層断面の透過
電子顕微鏡５貞において明瞭な柱状構造が観察できる−
しのであって、かつ柱状構造間に空隙の存在が明らかに
確認できるものである。

柱状構造を構成する成分の内の金属成分は結晶性である
ことが再生出力が増大できる点で好ましい。

磁性層を構成する柱状構造はその主成分が」バルトとそ
の酸化物よりなるものであり、主成分のコバル１〜に鉄
Ｊ３よび／またはニッケルを含／υでもよい。具体的に
はＣｏ、Ｇｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｎ　ｉ　。

ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｒの単体金属または合金とての酸化物よ
りなる・乙のである。垂直異り性磁界の値を低下させな
いため］パル１〜は７０重量％以以上上れていることが
好ましく、８０重串％以上含まれていることがより好ま
しい。

本発明におけるカーボン層はアモルファスカーボンとグ
ラフアイ１〜カーボンの混合層よりなりかつこれらの混
合割合ｔま磁性層側でグラファイト成分が多く、カーボ
ン層の表層に近づくほどアモルファス成分が多くなるよ
うな構造を右覆る゛しのである。カーボンの膜厚方向の
構造はエネルキーｊ口失分光分析（ＥＥＬＳ）により同
定できる。

上記カーボン層の厚さは記録再生時のスペーシングロス
を低減ざぜる点からは３００Å以下が好ましく、また耐
摩耗性向上のためからは１００Å以上であることがが好
ましい。

本発明の磁気記録媒体の構成は可撓性の高分子基体上に
磁性層、カーボン層をこの順に積層したものであり、こ
れらは基体の片面あるいは両面に形成できる。耐Ｊｌ！
社性をざらに向上させるためにはカーボン層表面には潤
滑層を塗布することが好ましい。

磁気記録層の膜厚は特に制限されないが、再生出力、平
坦性、可撓性などの点から０．０５μｍから２μｍの範
囲が良く、中でも０．１μｍから０．５μｍの範囲が最
も好ましい。

本発明の垂直磁気記録媒体の磁性層の形成方法としては
真空蒸着法が挙げられる。真空蒸着法としては抵抗加熱
蒸着、誘導加熱蒸着、電子ビーム蒸着、イオンブレーテ
ィングなどいずれの方法でもよいが、強磁性材料などの
高融点材料の溶融か容易であり、高速蒸着、制御性が良
好などの点から電子ビーム蒸着が最も適している。

次に本発明の垂直磁気記録媒体の製造方法の１例を図面
を用いて説明する。第１図は真空蒸着装置の１例を示す
もので、以下に説明するごとく、磁性層およびカーボン
層の形成に使用するものである。

第１図において１は真空槽であり、隔壁４により下層２
と下層３に分けられており、各層には排気口５．６が設
置ノられ、図示していない排気系により所定の真空度に
調節可能である。上層の内部には長尺の可撓性高分子基
体の搬送系が配設される。すなわち、巻き出し軸７にセ
ットされたコアから巻き出された可撓性の高分子基体１
２はニップロール８、ドラム９、ニップロール１０を経
て基体巻き取りｌＮ１１１に装着されたコアに巻き取ら
れる。

４−１４−は各隔壁４の先端からドラム９の下層側周面
の所定幅に沿って所定長だけ延在形成されたマスク形成
用延在部で、その先端には蒸発蒸気流入射用の開口部を
備えた遮蔽板１８が形成されている。磁性層を形成する
場合は、遮蔽板１８は蒸発蒸気流のうち、基体に対し斜
めに入射する成分を遮断するため図示のごとくドラム９
に近接して配設するのがよく、また蒸発蒸気流のへ削角
（蒸発蒸気と基体面の法線とのなす角）が４５゜以下に
なるよう配設するのがよい。

１３は該延在部４−の各中間部から分岐して延在形成さ
れたガス供給室形成用の囲いで、ドラム９と該ドラムに
対向して配設された電子ビーム蒸着器１７の中間に位置
する、該囲い１３と遮蔽板１８で囲まれる空間によりガ
ス供給室２２が形成される。

ガス供給室２２にはガス供給管１４が囲い１３を貫通し
て設りられており、バルブ１５をコン１へロールするこ
とにより所定の組成、流量のカスか供給できるようにな
されている。

１６は電子ビーム蒸着器１７の凹部であり、磁性層形成
時はコバル１〜またはコバルｌへ合金で充填され、カー
ボン層形成時にはグラフアイ］〜・カーボンのインゴッ
トが充填される。２１は後述するカーボン層形成時に使
用されるイオンソース、１９はこれにイオン化するだめ
のガスを供給り−るだめのガス供給管である。

磁性層を構成するおおむね垂直な柱状構造を析出するた
めには上述した真空蒸着装置を使用し、ガス供給管１４
を経てガス供給室２２に少なくとも窒素、アルゴン、ヘ
リウム等の化学的に活性の小さいガスを導入しながらコ
バルトまたはコバルト系合金を溶融蒸発せしめることで
得られる。

この際ガス供給室２２の圧力を１Ｘ１０−３ＴＯｒ　ｒ
　〜５ｘ　１０−２Ｔｏ　ｒ　ｒノ範囲トｔ　ル（７）
　ｌｆｉ、明瞭な柱状構造の形成および蒸発速度の低下
防止の点から好ましい。

このようにして、コバルＩ・等の部分酸化物よりなるお
おむね垂直に配向した柱状構造と空隙よりなる磁性層が
形成できる。

本発明におけるカーボン層の製法としては、例えば第１
図の装置を用い、カーボン蒸着の際に同時に基体走行方
向の後方より基体に対し斜めにイオン照射を行なうこと
により得ることができる。

この際イオン化のためイオンソース２１に供給するガス
としてはヘリウムガスなどの軽元素のもの、または窒素
ガスなどスパッタ収量の小さいガスを用いることが好ま
しい。スパッタ収量の大きいガス、例えばアルゴン、ク
リプトンなどを用いるとカーボン膜の形成速度が低下す
るため好ましくない。

［作用］ 本発明は磁気ディスク等の可撓性のない固い基板を用い
るものではなく、フロッピーディスクあるいは磁気テー
プ等の可撓性を′Ｆｉする磁気記録媒体に使用プるもの
であり、耐摩耗性を向上するためには媒体表面を溝成す
る保護層は過度な硬度が必要であり、一方あまり硬過ぎ
ても可撓性を損ってしまうため適度な柔軟性をもイＨせ
もつ必要があるものと考えられる。本発明の場合、カー
ボン層かアモルファスカーボンとグラフ１イトカーボン
の混合層であって、かつカーボン１ｍの表層付近がアモ
ルファスリッチであるために適当な表面′＃！度が１９
られ、またグラファイトも存在しているため潤滑効果も
あり、磁性層側では逆にグラファイトリッヂであるため
に柔かく可１尭性もｊ員われることかないものと推定さ
れる。

［特性の測定方法、評価塁７１（］ 本発明の特性値は次の測定法によるものである。

■　試料を市販の３．５インチサイズに打ち１友きセン
ターハブを取り付けてハードケースに収め試験試料とす
る。該試験試料を市販の３．５インチ両面フロッピーデ
ィスクドライブ（松下通信工業（株）製“ＪＵ−３６４
”）により、記録信号として０．５Ｍ）−１２で記録し
た後、同一トラックを継続した走行させた時、再生出力
が初期値の７０％以下になるまでの走行回数を耐摩肝性
とした。

ただし走行回数の最大値を１０００万バスまでとした。

■　試料の断面構造の観察方法 試１１を断面構造は、試料の超薄切片を作製して下記の
透過型電子顕微鏡（丁ＥＭ＞により′り真を跋影し観察
した。

装置二日本電子（株）製“ＪＥＭ−１２００ＥＸ”加速
電圧：　１００ＫＶ ■　カーボン層のＭＲ造解析 試料の超薄切片を作製し、下記の超高分解能分析電子顕
微鏡によるエネル千−損失分光分析（「ＥＬＳ）を行な
い解析した。カーボン層の構造はアモルファスカーボン
、グラフアイ１〜カーボン各々の標準試お１のスペク１
ヘルとの対比で同定できる。

グラファイトカーボンがリッヂな場合、５〜６ｅのエネ
ルキー位置にπ→π＊遷移による吸収ピークが現われ、
また３００ｅＶ以降のエネルギー位１ａにに吸収端の微
細（７４）聞を示すピークが現われる。一方、アモルフ
ァス化が進んでいる場合は前記したπ−π＊遷移、Ｋ吸
収端の微細（舷を示づピークを生じない。

超高分解能分析電子顕微ｖｌ：ｖＧ社製　ＨＢ　５０１
、エネギー損失分光器：ｖＧ社製　ＥＬＳ８０、測定条
件：加速電圧１００ＫＶ、試料吸収電流：１Ｏ−９Ａ、
旧教時間：　５０〜１５０秒。

［実施例］ 以下の実施例によって本発明をざらに詳細に説明する。

実施例１ 第１図の装置において、可撓性高分子基体として二軸延
伸した厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィ
ルムを用い、ガス供給室２２内を５Ｘ１０−５Ｔｏｒｒ
以下になるまで排気した後、ガス供給室２２に混合比が
１０：９０の酸素と窒素の混合ガスを３ｘ　１０’Ｔｏ
　ｒ　ｒになるまで供給した状態にて、電子ビーム蒸着
によりコバルトを蒸発させ、基体を走行さけて、厚さ３
０００人の磁性層を形成した。なお基体は３０’Ｃの水
にＪ、り冷却されたドラム９上を走行さけた、１同様な
製法・条件により基体の反対側にも磁性層を形成した。

このようにして基体両面に磁性層を形成したしのを再び
走行系に装置し、電子ヒーム燕谷器１７の凹部１６に純
度９９．９％のグラフアイ１へカーボンを充填して、ガ
ス供給室２２内を１×１Ｏ−５ＴＯｒｒ以下になるまで
排気した後、イオンソース２１にヘリウムガスを０．１
０／ｍｉｎ供給し、イオン加速・電圧１ＫｅＶ、イオン
電流２００ｍＡの条件でイオン照射を施しつつ、電子ビ
ーム蒸着器に１０ＫＷの電力を投入し、１漠厚２００大
のカーボン層を連続的に形成した。反対面側についても
同様の条件でカーボン層を形成した。イオンソース２１
には、マグネトロン放電型イオン源（ＭＩｓ−２５０、
日本電子（株）製）を使用した。

得られた媒体はＴＥＭの断面写真では基体面に対し垂直
に配向した柱状構造と空隙よりなる磁性層を有する垂直
磁気記録媒体であり、エネルギ−１０失分光分析（ＥＥ
ＬＳ）で測定の結果、カーボン層はアルモルファスカー
ボンとグラファイトカーボンの混合したものであって、
磁性層側ではＥＥＬＳスペクトルにおいて５．５ｅＶ（
１近にπ→π＊遷移の吸収ピーク、３００ｅＶ以降にに
吸収端の微細構造を示すピークがあり、グラフアイ１へ
化が進んだカーボンであり、表層部ではこれらの吸収ピ
ークがなくアモルファス性のカーボンであった。

得られた試わ口こデュポン社製フッ化炭素系潤滑剤′°
クライトツクス”　１　／１３△Ｃ）を５０人厚さに塗
イ［シた後、市販の３．５インチサイズのフロッピーデ
ィスク状に打ち恢きセンターハブを取りイ］１ノ、ハー
ドケースに収納した。この試＄３１は１０ＯＯ万パスを
越える優れた耐摩耗性を有する垂直磁気記録媒体であっ
た。

実施例２ 実施例１の磁性層形成条件の内、供給する酸素と窒素の
混合比を１５：８５とし、圧力を２．５Ｘ１０−３とし
、磁性層の形成相わ１をコバルト−ニッケルー鉄合金（
重量比で８５：１０：５）として基体の両面に３０００
人の磁性層を形成し、次いでイオンソース２］に窒素ガ
スを０．０５０．／ｍｉｎ供給した以外は実施例１と同
様な条件にて両面に順次カーボン層を１８０人形成した
。

ｊｑられた磁性層の断面構造は実施例１と同様、垂直配
向した柱状構造と空隙Ｊ：りなるものであり、またカー
ボン層はＥＥＬＳによる分析の結果、実施例１と同様、
ア−［ルファスカーボンとグラファイトカーボンの混合
層よりなる・ｂのであり、表層部くはグラファイトの特
徴を示す吸収ピークがなくアモルファス性を示すＥＥＬ
Ｓスペクトルを示し、磁性層側ではＥＥＬＳスペクトル
にグラファイト化が進んだことを示す吸収ピークが観測
されるカーボンて゛あった。

得られた媒体を実施例１と同様にして市販の３゜５イン
チフロッピーディスク様の試１！３１とし耐摩耗性を評
価したところ、１０００万パスを越える優れたものであ
った。

比較例１ カーボン層形成時のイオンソースの照射位置を第２図に
示すように第１図とは反対側に配置し遮蔽板開口部全面
にイオン照射を施すようにした以外は実施例１と同様の
製法・条件にて垂直磁気記録媒体を形成した。

得られた媒体の磁性層断面の構造は実施例１と同様であ
ったが、カーボン層はＥ［＝ＬＳにより分析の結果、膜
厚方向全域でグラファイトカーボンとアモルファスカー
ボンの混合層であり、かつグラフアイ１〜化が進んだカ
ーボンであった。

１ｑられた媒体を実施例１と同様の方法で耐摩耗性を評
価したが、１８０万パスで出力が低下し、十分な耐摩耗
性が得られなかった。

比較例２ カーボン層形成時にイオン照射を施さなかった以外は実
施例２と同様の製法・条イ！１ににり垂直磁気記録媒体
を形成した。

得られた媒体の磁性層断面の構造は実施例２と同様であ
ったが、カーボン層はＥ　Ｅ　Ｌ　Ｓによる分析の結果
、膜厚方向全域にわたってアモルファスリッチなアモル
ファスカーボンとグラフフィトカーボンの混合層であっ
た。

この媒体を実施例１と同様にして耐１ｆ耗↑４を評価し
た結果、９６万パスで出力が大ぎく低下し、十分な耐摩
耗性が得られなかった。

［発明の効果］ 本発明は上述のごとく磁性層上に、アモルファスカーボ
ンとグラファイトカーボンの混合層で゛あって磁性層側
がグラフフィト成分の多いカーボン、表面側はどアモル
ファス成分が多くなるようなカーボン層を積層したため
、両面型フロッピーディスクドライブのような摩耗条件
の厳しいドライブに対しても１０００万バスを越える優
れた耐摩耗性を有する垂直磁気記録媒体が１！１られた
ものである。

本発明は垂直磁気記録方式による高密度フロッピーディ
スクばかりでなく、高密度磁気テープにも適した垂直磁
気記録媒体である。

【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′ｙＡ造装置の１
例を示す概略説明図、第２図は比較例の実施に使用する
装置の概略説明図である。 １：真空（ｎ、４：隔壁、 ４−：マスク形成用延在部、 １２：可撓性の高分子基体、 １３：ガス供給室形成用囲い、 １４．１９：ガス供給管、 １７：電子ビーム蒸石器、 １８：遮蔽板、２１：イオンソース。 特許出願人　　　　　東し株式会社 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）可撓性を有する高分子基体上に、基体面に対しお
   おむね垂直に配向したコバルトの部分酸化物を主成分と
   する柱状構造体と空隙よりなる磁性層を有し、該磁性層
   上にカーボン層を積層した垂直磁気記録媒体において、
   該カーボン層がアモルファスカーボンとグラファイトカ
   ーボンの混合層からなり、かつ磁性層側のカーボンはグ
   ラファイト成分が多く、カーボン層の表層に近づくほど
   アモルファス成分が多くなるような構造を有しているこ
   とを特徴とする垂直磁気記録媒体。