JPH0795366B2

JPH0795366B2 - 磁気記録方法

Info

Publication number: JPH0795366B2
Application number: JP59110054A
Authority: JP
Inventors: 博之有岡; 正治西松; 勝高山
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1984-05-30
Filing date: 1984-05-30
Publication date: 1995-10-11
Anticipated expiration: 2010-10-11
Also published as: JPS60253018A

Description

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

このような連続薄膜型の媒体の磁性層としては、特性
上、基体法線に対し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。

このような媒体は、スペーシングロスによる特性低下が
大きいので、その表面をできるだけ平滑化する必要があ
る。

しかし、あまり表面を平坦にすると、摩擦が大きくな
り、ヘッドタッチ、走行面で支障が出る。

ところで、金属薄膜型の媒体では、磁性層が0.05〜0.5
μｍと非常にうすいため、媒体の表面性は基板の表面性
に依存する。

このため、基板表面に比較的なだらかないわゆるしわ
状、ミミズ状等の突起を設ける旨が提案されている（特
開昭53−116115号等）。

また、特開昭58−68227号、同58−100221号には、基体
表面に微粒子を配設して、光学顕微鏡で50〜400倍で観
察でき、しかも触針式表面粗さ測定装置で高さが実測で
きる凹凸（高さ100〜2000Å）を設ける旨が提案されて
いる。

そして、これらにより、走行摩擦、走行耐久性、走行安
定性等の物性や、電磁変換特性が改良されるものであ
る。

ところで、磁性層としての強磁性金属薄膜層の形成を所
定の分圧の酸素の存在下で行う等により、磁性層中に酸
素を含有させ、とりわけ強磁性金属薄膜層表面に、強磁
性金属（Co,Ni）の酸化物の被膜を形成すると、各種物
性、電磁変換特性等が向上する。

このように、特に磁性層表面に酸化物を形成する場合、
前記したしわ状等のなだらかな突起では、その効果はほ
とんどない。

一方、特開昭58−68227号の微小突起の密度は、たかだ
か1mm²あたり10⁶程度である。

この場合、ビデオレコーダーでは、最短記録波長が１μ
ｍ未満、例えば0.7μｍ程度であり、このような記録波
長では、酸化物被膜が磁性層表面に存在する場合、物
性、電磁変換特性とも不十分である。

他方、特開昭58−100221号の実施例1,2では、300〜500
Åの高さの微小突起を、1mm²あたり10⁴〜10⁶個配設した
例が示される。しかし、この場合には、磁性層表面に酸
化物が形成されていないと思われ、磁性層表面に酸化物
被膜を形成したときと異なる走行耐久性の挙動を示し、
酸化物被膜を形成するときには、微小突起のより最適な
サイズと密度との関係が必要とされる。

そこで、本発明者らは、先に、表面に酸化物被膜を形成
した強磁性金属薄膜を用い、システムの最短記録波長を
ａとしたとき、媒体表面に、30〜300Åの高さの突起を1
mm²あたり10⁶/a²個以上設ける旨を提案している。

この提案によれば、耐久性、信頼性とも大幅に改善され
るものである。

しかし、この場合にも磁気ヘッドの摺動にともない、ヘ
ッドの目づまりが生じる。特に、媒体表面にトップコー
ト層を設けるときには、このヘッド付着、ヘッド目づま
りは実用上大きな問題となる。

なお、現在のところ、金属薄膜型の媒体では、磁気ヘッ
ドとしてフェライトヘッドを用いれば十分であるとされ
ている。

そして、もっぱらフェライトヘッドを用いたときの耐久
性、信頼性等の向上が図られている。

II 発明の目的本発明の目的は、物性、電磁変換特性とも最適で、耐久
走行時の媒体の損傷やヘッド付着ないし目づまりの少な
い金属薄膜型の磁気記録媒体を用いた磁気記録方法を提
供することにある。

このような目的は下記の本発明によって達成される。

すなわち本発明は可とう性基板上にCoを主成分とする強磁性金属薄膜層を
設けてなる磁気記録媒体と磁気ヘッドとを用いて記録再
生を行う際に、前記磁気ヘッドの少なくともギャップ部端面を金属強磁
性体で構成し、この磁気ヘッドのギャップ長をａμｍとしたとき、ａ＝
0.1〜0.5とし、前記磁気記録媒体の強磁性金属薄膜層に酸素を含有さ
せ、前記磁気記録媒体の表面に1mm²当り平均10⁵/a²個以上の
高さ50〜250Åの突起を設け、前記媒体表面の損傷を防止し、前記磁気ヘッドの目詰り
を防止した磁気記録方法である。

III 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Ｏを含み、さらに必要に応じNiお
よび／またはCrが含有される組成を有する。

すなわち、好ましい態様においては、Co単独からなって
もよく、CoとNiからなってもよい。Niが含まれる場合、
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。

Crが含有されると、電磁変換特性が向上し、出力および
S/N比が向上し、さらに膜強度も向上する。

このような場合、Cr/CoあるいはCr/（Co＋Ni）の重量比
は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50〜500Å、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,Ta,Ti,Z
n,Mo,W,Cu等が含まれていてもよい。

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、0.05〜0.5μ
ｍ、好ましくは、0.07〜0.3μｍとされる。

そして、柱状の結晶粒は、薄膜の厚さ方向のほぼ全域に
亘る長さをもち、その長手方向は、基体の主面の法線に
対して、10〜70゜の範囲にて傾斜していることが好まし
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、ポリイミド等の樹脂製の
ものであることが好ましい。

また、その厚さは、種々のものであってよいが、特に５
〜20μｍであることが好ましい。

この場合、基板の強磁性金属薄膜層形成面の裏面には、
公知の種々のバックコート層が形成されていてもよい。

また、強磁性金属薄膜層表面には、公知の種々のトップ
コート層が形成されていてもよい。

このように構成され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る。

微細な突起は、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250Å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/a²個、より好ま
しくは２×10⁶/a²〜10⁹/a²個である。

この場合、ａはμｍ単位にて、磁気ヘッドのギャップ長
を表わす。

そして、磁気ヘッドのギャップ長は、0.1〜0.25μｍと
される。

なお、突起密度が10⁵/a²個/mm²、より好ましくは２×10
⁶/a²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/a²個/mm²をこえると、物性上の効果が少なく
なってしまう。

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、30〜300Å、特に50〜250Åとすればよく、
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,Fe₂O₃,ジ
ルコニア,CdO,NiO,CaWO₄,CaCO₃,BaCO₃,CoCO₃,BaTiO₃,Ti
（チタンブラック）,Au,Ag,Cu,Ni,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、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。

なお、基板と強磁性金属薄膜層との間には、必要に応
じ、公知の各種下地層を介在させることもできる。

また、もし必要であるならば、強磁性金属薄膜層を複数
に分割して、そ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、磁性層の形成は電解蒸着、イオンプレ
ーティング、メッキ等を用いることもできるが、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短
値は、20゜以上とすることが好ましい。

入射角が20゜未満となると、電磁変換特性が低下する。

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。

他方、用いる磁気ヘッドは、少なくともギャップ部端面
を金属強磁性体で構成したものである。

この場合、コア全体を金属強磁性体から形成することも
でき、必要に応じ、ギャップ部端面を含むコアの一部を
金属強磁性体から形成する。

第１図には、例えばフェライト等の強磁性体からなるコ
ア半体21,22のギャップ部端面に、１〜５μｍの厚さの
金属強磁性体31,32をスパッタリング等により被着し、
ガラス質等のギャップ４を介して、コア半体21,22をつ
きあわせて磁気ヘッド１を構成した例が示される。

そして、その形状、構造等は公知のものであってよい。

ただ、ギャップ長ａは、前記のとおり、通常、0.1〜0.2
5μｍ、またトラック幅は、通常、10〜50μｍ、特に10
〜20μｍとする。0.25μｍより大のａでは高域での出力
が低下し、ノイズが増大してしまう。また、0.25μｍ以
下とすることにより、0.25μｍ超よりも、目詰まり防止
効果が増大し、狭ギャップ特有の目詰まりが解消し、高
域でのC/N向上という特徴が十分発揮される。

用いる金属強磁性体としては、種々のものが可能であ
り、非晶質磁性合金、センダスト、ハードパーマロイ、
パーマロイ等の薄膜、薄板等はいずれも使用可能であ
る。

ただ、これらのうちで、より一層ヘッド目づまりないし
付着が少なく、電磁変換特性が良好なのは、Coを主成分
とする非晶質磁性合金である。

このような非晶質磁性合金としては、Co70〜95at％で、
ガラス化元素として、Zr,Nb,Ta,Hf,希土類元素,Si,B,P,
C,Al等、特にZrおよび／またはNbを５〜20at％含有する
ものが好適である。

あるいは、ガラス化元素として15〜35at％のSiおよび／
またはＢを含むものも好適である。

この場合、さらに10at％以下のFe、25at％以下のNi、総
計20at％以下のCr,Ti,Ru,W,Mo,Ti,Mn等の１種以上が含
有されていてもよい。

これら非晶質磁性合金は、スパッタリングや高速急冷法
等を用いて、コア半体ないしギャップ部等として形成さ
れる。

このような磁気ヘッドを用いて、前記した媒体に対して
記録再生を行うには、いわゆるVHS方式、ベータ方式、8
mmビデオ方式、Ｕ規格方式等公知のビデオ録画システム
に従えばよい。

IV 発明の具体的作用効果本発明によれば、走行摩擦がきわめて小さくなり、かつ
安定化する。

また、走行耐久性が格段と向上し、多数回走行後も走行
摩擦の増大がなく、くりかえし録画、再生回数が格段と
向上し、スチル特性が格段と向上する。

そして、走行安定性も高く、高温高湿から低温低湿ま
で、巾広い条件下できわめて高い安定性を示す。

さらに、スペーシングロスにもとづく再生出力の低下も
きわめて小さい。

また、高域での出力が向上し、ノイズもきわめて少な
い。

そして、ヘッドのめづまりやヘッド付着もきわめても少
ない。

Ｖ発明の具体的実施例以下に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実質的に微粒子を含まない平滑なポリエステルフィルム
（12μｍ厚）上にコロイダルシリカを塗布し、微小突起
を有する基板を得た。この基板を真空槽中に設けた冷却
用ロールに沿わせて走行させながら、Co−Ni合金をEBガ
ンで加熱しO₂を導入しつつ蒸着した。

この場合バックグラウンドの圧力は、５×10^-5Torr、O₂
導入後の圧力は２×10^-4Torrとした。

また、蒸着の入射角は、90゜から30゜まで連続的に減少
させた。

組成は、Co80−Ni20（重量比）であり、膜厚は約1500Å
とした。

本発明のサンプルでは、光学顕微鏡による観察および触
針型表面粗さ計による測定で、コロイダルシリカ塗布の
効果は検出されなかったが、走査型電子顕微鏡による高
倍率の観察では、磁性膜に突起がみられ、その大小は、
塗布したコロイダルシリカの大小に対応していた。磁性
層表面の突起の高さおよび密度と特性の関係を表１に示
す。

なお、特性、最短記録波長0.7μｍの信号を用いて実験
を行った。

また、用いた磁気ヘッドは、第１図に示されるものであ
り、ギャップ長ａ＝0.25μｍ、トラック長20μｍのもの
である。この場合、コア半体21,22はフェライト製、ギ
ャップ端面は、スパッタリングにより形成した３μｍ厚
のCo 0.8,Ni 0.1,Zr 0.1（at％）であり、ギャップ
材はガラスとした。なお、10⁵/a²は1.6×10⁶（mm²）^-1
である。

さらに、上記において、ギャップ端面磁性層をセンダス
トにかえた他は同様のヘッドを得た。また、比較用の磁
気ヘッドとして、フェライトヘッドを用いた。

さらに、ａ＝0.4μｍ、0.1μｍのCoNiZrをギャップ端面
に有するヘッドも作製した。これらの10⁵/a²は6.25×10
⁵（mm²）^-1および１×10⁷（mm²）^-1である。

特性の測定方法は以下のとおりである。

1.突起観察 SEM（走査型電子顕微鏡）およびTEM（透過型電子顕微
鏡）を使用 2.スチル特性 5MHzで記録し、再生出力のスチル特性を測定する。

９分未満に＊を付す。

3.出力中心周波数5MHzで記録、再生した場合のS/N比（相対
値）を示す。

VHSのVTRを改造し、5MHzまで測定できるようにする。基
準はNo.13。出力−1dB以上の低下に＊を付す。

4.ノイズ再生出力の測定において、4MHzでのノイズ（dB）を測定
する。基準はNo.13。ノイズ＋0.5dB以上に＊を付す。

○：変化なし △：磁性面損傷発生 ×：磁性層欠落発生 5.耐久走行テスト後の面状態 50パス走行後のテープ面の状態を光学顕微鏡で観察す
る。

○：変化なし △：磁性面損傷発生 ×：磁性層欠落発生 6.ヘッド目詰まり 50パス連続走行し、その再生出力を測定した。ヘッド目
詰まりによる出力低下を評価した。

○：出力低下0.5dB以内 △：時間が1sec以内で3dB未満の出力低下が３回未満 ×：時間が10sec以上で6dB未満の出力低下が３回未満 ××：時間が10sec以上で6dB以上の出力低下が10回以上なお、これらの磁性層表面はオージェ分光分析の結果、
100〜200Åの酸化物層で覆われていることが判明した。

なお、サンプルNo.13は酸素を含まない雰囲気での蒸着
による酸素を含まない磁性層のものである。

なお、上記実施例では、無機微粒子としてコロイダルシ
リカを用いたが、他の物質例えばアルミナゾル，チタン
ブラック，ジルコニアあるいは各種ヒドロゾル等を用い
ても、同等の結果を得た。

また、Co−Fe−Ru−Cr−Si−Ｂ系非晶質を用いて作成し
たヘッドを用いた場合も、同様の結果が得られた。

本発明によるテープとヘッドの組合わせは、他の組合わ
せに比較して、物性面で優れており、各雰囲気における
摩擦係数も安定して低く、耐久走行性、とりわけテープ
損傷、ヘッド目詰り、スチル等の点でもはるかに優れて
いる。

この場合、ａが0.25μｍ以下ではヘッド目詰まりがきわ
めて大きい。しかし、その改善効果が大きく、0.4μｍ
程度と同等の目詰まりしかおきなくなるので、高域での
高出力、低ノイズという特性をフルに発揮させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に用いる磁気ヘッドの１例を示す正面
図である。１……磁気ヘッド， 21,22……コア半体， 31,32……金属強磁性体，４……ギャップ

フロントページの続き (72)発明者高山勝東京都中央区日本橋１丁目13番１号テイーデイーケイ株式会社内 (56)参考文献特開昭59−48825（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−94227（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−127924（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−164431（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−155513（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】可とう性基板上にCoを主成分とする強磁性
金属薄膜層を設けた磁気記録媒体と磁気ヘッドとを用い
て記録再生を行う際に、前記磁気ヘッドの少なくともギャップ部端面を金属強磁
性体で構成し、この磁気ヘッドのギャップ長をａμｍとしたとき、ａ＝
0.1〜0.25とし、前記磁気記録媒体の強磁性金属薄膜層に酸素を含有さ
せ、前記磁気記録媒体の表面に1mm²当り平均10⁵/a²個以上の
高さ50〜250Åの突起を設け、前記媒体表面の損傷を防止し、前記磁気ヘッドの目詰り
を防止した磁気記録方法。
【請求項２】前記可とう性基板が高分子基板であり、こ
の基板上に径が30〜300Åの大きさを有する微粒子を配
設し、その上に強磁性金属薄膜層を設けてなる特許請求
範囲第１項の磁気記録方法。
【請求項３】前記強磁性金属薄膜が表面に強磁性金属の
酸化物層を有する特許請求範囲第１項または第２項の磁
気記録方法。
【請求項４】前記突起個数が1mm²当り平均２×10⁶/a²〜
１×10⁹/a²個である特許請求の範囲第１項ないし第３項
のいずれかの磁気記録方法。
【請求項５】前記強磁性金属薄膜層が、Coと０とを含有
するか、Coと０とNiおよびCrのうちの１種または２種と
を含有する特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれ
かの磁気記録方法。
【請求項６】前記強磁性金属薄膜層の0/（CoまたはCo＋
Ni）の原子比が0.5以下である特許請求の範囲第１項な
いし第５項のいずれかの磁気記録方法。
【請求項７】前記金属強磁性体がCoを主成分とする非晶
質磁性合金である特許請求の範囲第１項ないし第６項の
いずれかの磁気記録方法。