JPH09198644A

JPH09198644A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH09198644A
Application number: JP573696A
Authority: JP
Inventors: Junko Ishikawa; 准子石川; Noriyuki Kitaori; 典之北折; Katsumi Sasaki; 克己佐々木; Katsumi Endo; 克巳遠藤
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1996-01-17
Filing date: 1996-01-17
Publication date: 1997-07-31

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オーバーライト特性を向
上させる。【解決手段】支持体上に形成された少なくとも二層の
磁性層を有する磁気記録媒体において、全磁性層のう
ち、支持体から最も遠い第一磁性層とこれに隣接する第
二磁性層を共にFe−N −O 系磁性層とし、且つ第一磁性
層中の鉄濃度を第二磁性層中の鉄濃度よりも高くし、更
に第一磁性層中の窒素濃度を第二磁性層中の窒素濃度よ
りも低くする。

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。加えて、記録密度を上げるた
め、テープとヘッドの接触相対速度は速くなる傾向があ
る。しかしながら現状では、金属薄膜型の磁性層につい
ては十分満足のゆく耐久性が得られていない。

【０００４】このような状況から、磁性層を構成する金
属の主体を低価格で環境汚染の心配のないFeとし、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−N −O 系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オーバーライト特性が充分
とはいえない場合があり、この問題を解決するために、
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
せるかについては充分に検討されていないのが現状であ
る。特に、Fe−N −O 系磁性層を複数有する多層構造の
磁気記録媒体において、それぞれの磁性層中の元素濃度
がオーバーライト特性に及ぼす影響については殆ど検討
されていない。従って、本発明の目的は、Fe−N −O 系
の磁性層を複数有する磁気記録媒体において、三つの元
素、特に鉄と窒素の存在量に着目して、よりオーバーラ
イト特性の良好な磁性層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、よりオーバーライト特性が良好なFe−
N −O 系の磁性層を有する磁気記録媒体を得るために鋭
意研究した結果、全磁性層中、支持体から最も遠い磁性
層（最表層の磁性層）とこれに隣接する磁性層を共にFe
−N −O 系磁性層とし、且つ最表層の磁性層中の鉄濃度
を下層のFe−N−O 系磁性層中の鉄濃度よりも高くし、
また最表層の磁性層中の窒素濃度を下層のFe−N −O 系
磁性層中の窒素濃度よりも低くすることにより、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
に形成された磁性層を少なくとも二層有する磁気記録媒
体であって、全磁性層のうち前記支持体から最も遠い第
一磁性層とこれに隣接する第二磁性層が、鉄、窒素及び
酸素を主成分として含む磁性層であり、前記第一磁性層
中の鉄濃度（Fe₁）が前記第二磁性層中の鉄濃度（F
e₂）よりも高く、且つ前記第一磁性層中の窒素濃度（N
₁）が前記第二磁性層中の窒素濃度（N₂）よりも低いこ
とを特徴とする磁気記録媒体を提供するものである。

【０００８】ここで、「鉄、窒素及び酸素を主成分とす
る」とは、その他の元素を含んでいたとしても、その量
が極めて微量であり、本発明所期の効果に影響しない程
度の濃度であることを意味する。

【０００９】本発明の磁気記録媒体は少なくとも二層の
磁性層を有するものであり、そのうち支持体から最も遠
い第一磁性層とこれに隣接する磁性層である第二磁性層
が共にFe−N −O 系の磁性層である。そして、第一磁性
層中の鉄濃度（Fe₁）が、第二磁性層中の鉄濃度（F
e₂）よりも高く（Fe₁＞Fe₂）、且つ第一磁性層中の
窒素濃度（O₁）が第二磁性層中の窒素濃度（N₂）よりも
低い（N₁＜N₂）ことを特徴とするものである。この関係
を満たしていれば、その他の磁性層の種類や形成位置は
問わない。なお、ここで、Fe−N −O 系磁性層中の鉄濃
度或いは窒素濃度とは、それぞれの磁性層中のトータル
の鉄含量或いは窒素含量をいう。

【００１０】本発明の磁気記録媒体において、各Fe−N
−O 系磁性層中の鉄濃度、窒素濃度の濃度分布は、それ
ぞれの磁性層の深さ方向で数％程度の濃度の変動があっ
てもよい。ここで磁性層の深さ方向とは、磁性層表面か
ら支持体へ垂直に向かう方向をいう。

【００１１】本発明の磁気記録媒体において、第一磁性
層中のトータル鉄濃度（Fe₁）は65〜90原子％が好まし
い。また、第二磁性層中のトータル鉄濃度（Fe₂）は60
〜80原子％が好ましい。

【００１２】また、本発明の磁気記録媒体において、第
一磁性層中のトータル窒素濃度（N₁）は５〜20原子％が
好ましい。また、第二磁性層中のトータル窒素濃度
（N₂）は10〜30原子％が好ましい。

【００１３】更に、Fe₁とFe₂の差 Fe₁−Fe₂が、５原
子％以上あることが望ましく、N₁とN₂の差N₂−N₁も、５
原子％以上あることが望ましい。

【００１４】本発明の磁気記録媒体はFe−N −O 系磁性
層を少なくとも二層有するが、全Fe-N −O 系磁性層の
合計における鉄(Fe)、窒素(N) 及び酸素(O) の合計量の
割合は、原子比でFe：N：O＝60〜88：７〜25：５〜35の
範囲が好ましい。

【００１５】本発明の磁気記録媒体は、第一磁性層中の
鉄濃度がより高く、且つ第二磁性層中の窒素濃度がより
高いため、表面の磁化エネルギーが高く磁力線が入りや
すくなり、オーバーライト特性が向上するものと考えら
れる。

【００１６】

【発明の実施の形態】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。ただし前記したように、本発明では第一磁性層中
の鉄濃度Fe₁が、第二磁性層中の鉄濃度Fe₂よりも高く
なるように蒸着条件を調節し（例えば電子銃の出力に差
をつける）、そして第一磁性層中の窒素濃度N₁が、第二
磁性層中に窒素濃度N₂よりも低くなるように窒素イオン
の供給量を調節する（例えばイオンガンへの窒素ガスの
供給量を調節する）必要がある。なお、本発明におい
て、「ほぼ同じ」濃度とは、厳密に同一濃度であること
を意味せず、本発明の効果を損なわない範囲で数％程度
の濃度の差があってもよいが、濃度の差は５％未満であ
る。

【００１７】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
の変化は考慮しない。

【００１８】本発明においては、支持体上に形成される
磁性層はFe−N −O 系磁性層の三層以上であってもよい
が、その場合、前記した通り、全磁性層の最表層である
第一磁性層とこれに隣接する第二磁性層の鉄濃度と窒素
濃度を対比して本発明で規定する関係を満たしていれ
ば、その他の層の鉄濃度、窒素濃度は問わない。また、
第二磁性層の下方に別の金属材料、例えばCo、Co−Ni等
からなる磁性層を形成してもよい。また、支持体と第二
磁性層の間、或いは第一磁性層と第二磁性層の間に非磁
性の中間層を形成してもよい。

【００１９】なお、本発明の磁気記録媒体は、保磁力
（Hc）が1000（Oe）以上であることが好ましく、より好
ましくは1200（Oe）以上である。

【００２０】本発明において、Fe−N −O 系磁性層の厚
さは限定されないが、通常、第一磁性層、第二磁性層と
も500 〜2000Å、その他の磁性層を形成する場合、その
厚さは500 〜2000Å程度である。

【００２１】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。

【００２２】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、酸化珪素、炭化珪素等の含珪素薄
膜、酸化ジルコニウム薄膜等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２〜50
Å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
ラックとバインダー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、Cu−Al合金等の金属を蒸着させ
て形成してもよい。

【００２３】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、図示しない真空系により真
空状態が維持されている。前記真空容器１は複数のチャ
ンバに画定されており、この装置では第二磁性層（下
層）を形成するチャンバＡと第一磁性層（上層）を形成
するチャンバＢを有する。真空容器内には、巻出ロール
２と巻取ロール３とが設けられ、巻出ロール２から巻出
されて巻取ロール３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４は、チャンバＡ
内に設置された、円筒状のキャンロール５を経てチャン
バＢ内のキャンロール５’上を走行して移動する。各キ
ャンロールは内部に冷却機構を備えている。また、各キ
ャンロールの下方には、MgO 製のルツボ６，６’が置か
れ、この中に鉄（例えば純度 99.95％のFe）７，７’を
入れ、このルツボ６，６’内のFe面に対して斜め上方の
電子ビーム銃８，８’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。Feの蒸
着時には、フィルム４の蒸着面に対して垂直方向にイオ
ンが照射されるようにイオン銃９，９’を配置し、該イ
オン銃９，９’に窒素ガスを供給し窒素イオンを生成し
て、フィルム４にFeを蒸着させつつ、また酸素ガス導入
管10,10'から酸素ガスを通気しながら第二磁性層と第一
磁性層を形成する。イオン銃９，９’は窒素イオンの照
射方向を変えることができる。また、イオン銃９，９’
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窒素イオン
と酸素イオンを照射する方法も可能である。図１中11，
11’は、フィルム４への蒸着範囲を規制するための遮蔽
板である。また、図１のようなチャンバを一つ有する装
置を用いてバッチ式で下層、上層のFe−N −O 系磁性層
を形成することももちろんできる。

【００２４】

【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。

【００２５】実施例１ (1) 磁気記録媒体の製造 PET フィルム上に、二層のFe−N −O 系の磁性層を形成
し、更に保護層、潤滑層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 6.3μｍのPET フィルム４をセットし、毎分1.0 ｍの
速度で走行させながら、チャンバＡ内で電子銃８を作動
させて（出力５kW）ルツボ６（酸化マグネシウム製）内
の鉄（純度99.95 ％）７を蒸発させ、PET フィルム４上
に鉄粒子を蒸着させると共に、カウフマン型イオン銃９
（出力500W）に窒素ガスを供給し（流量20SCCM）、窒素
イオンを生成せしめPET フィルム４の鉄蒸着面に向けて
窒素イオンを照射し、更に酸素ガス導入管10より酸素ガ
スを通気（流量10SCCM）させて第二磁性層（下層）を形
成した。引き続きチャンバＢ内で同様にして第二磁性層
上に、第一磁性層（上層）を形成した。なお、チャンバ
Ｂ内の電子銃８’の出力は10kW、カウフマン型イオン銃
９’への窒素ガスの通気量は10SCCMとし、その他の条件
はチャンバＡと同じとした。

【００２６】また、PET フィルムの磁性層面とは反対の
面に、「AMB-6 」（三菱マテリアル社製、Cu：Al：Fe：
Mn：Ni＝84：10：４：１：１）を厚さ3000Åとなるよう
に蒸着しバックコート層を形成した。その後、上層のFe
−N −O 系磁性層上に、ECR プラズマCVD 法により厚さ
100Åのダイヤモンドライクカーボン薄膜からなる保護
層を形成した。更に、保護層及びバックコート層上に、
パーフルオロポリエーテル(FOMBLIN ZDOL、アウジモン
ト社製）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となるようにそれぞれ塗布し、100 ℃で
乾燥させて潤滑層を形成した。上記により、上層及び下
層のFe−N −O 系磁性層が形成されたフィルムを８mm幅
に裁断し、８mmVTR 用カセットケースに装填して８mmビ
デオテープを得た。

【００２７】該磁気テープの磁性層全体の元素の分布を
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10kV、エミッション電流は10nA、倍率は20
00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、第一磁性層中の
鉄濃度は、第二磁性層中の鉄濃度よりも高く、また第一
磁性層中の窒素濃度は、第二磁性層中の窒素濃度よりも
低いことがわかる。また、両磁性層中の鉄濃度と窒素濃
度の合計量はほぼ同じであることがわかる。更に、それ
ぞれの磁性層中の鉄濃度分布、窒素濃度分布は、ほぼ一
定であることがわかる。なお、オージェプロファイルの
スタート部の炭素原子は、潤滑剤と保護層の影響であ
る。

【００２８】また、本実施例１で得られた８mmテープの
磁性層全体の元素比率は、Fe：N ：O ＝72：12：16（原
子％）であった。

【００２９】(2) 性能評価上記で得られた８mmビデオテープについて、オーバーラ
イト特性を評価した。オーバーライト特性は、先ず10MH
z の正弦波を入力してその出力を測定し、次いで20MHz
の信号を記録してから10MHz の残存出力を測定し、これ
を最初に測定した出力と比較して差をとることによって
評価した。なおこれらの測定は比較例１における測定値
を基準として表した。その結果を表１に示す。

【００３０】実施例２実施例１における磁性層の成膜条件を、チャンバＡの電
子銃８の出力を５kW、カウフマン型イオン銃９への窒素
ガスの流量を20SCCMとし、また、チャンバＢの電子銃
８’の出力を20kW、カウフマン型イオン銃９’への窒素
ガスの流量を10SCCMとし、それ以外は実施例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。

【００３１】なお、該磁気テープの磁性層全体の元素の
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、実施例１と同様、第一磁性層中の鉄濃度は、第
二磁性層中の鉄濃度よりも高く、また第一磁性層中の窒
素濃度は、第二磁性層中の窒素濃度よりも低いことがわ
かる。また、両磁性層中の鉄濃度と窒素濃度の合計量は
ほぼ同じであることがわかる。更に、それぞれの磁性層
中の鉄濃度分布、窒素濃度分布は、ほぼ一定であること
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、潤滑剤と保護層の影響である。また、本実
施例２で得られた８mmテープの磁性層全体の元素比率
は、Fe：N ：O ＝70：13：17（原子％）であった。

【００３２】実施例３実施例２における成膜スピードを3.0m／分とした他は実
施例２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、
該磁気テープの磁性層全体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４に示す。オージェ電子分光分析の結果、実施例１と
同様、第一磁性層中の鉄濃度は、第二磁性層中の鉄濃度
よりも高く、また第一磁性層中の窒素濃度は、第二磁性
層中の窒素濃度よりも低いことがわかる。また、両磁性
層中の鉄濃度と窒素濃度の合計量はほぼ同じであること
がわかる。更に、それぞれの磁性層中の鉄濃度分布、窒
素濃度分布は、ほぼ一定であることがわかる。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
と保護層の影響である。また、本実施例３で得られた８
mmテープの磁性層全体の元素比率は、Fe：N ：O ＝71：
14：15（原子％）であった。

【００３３】実施例４実施例２において、上層と下層のFe−N −O 系磁性層の
間に、中間のFe−N −O 系磁性層を形成した。この場
合、図１の装置のチャンバＡとＢの間に中間層を形成す
るための同様のチャンバを有する装置を用い、そのチャ
ンバ内の電子銃の出力は12kW、カウフマン型イオン銃の
出力は500 W 、窒素ガスの通気量は20SCCM、酸素ガスの
通気量は12SCCMとした。その他の条件は実施例２と同様
にして上層、中間層及び下層の三層のFe−N −O 系磁性
層を有する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。また、本実施例
４で得られた８mmテープの磁性層全体の元素比率は、F
e：N ：O ＝68：12：20（原子％）であった。

【００３４】比較例１実施例１において、チャンバＡにおける電子銃８の出力
を10kWとし、カウフマン型イオン銃９への窒素ガスの流
量を20SCCM、酸素ガス導入管10への酸素ガスの流量を10
SCCMとし、下層のFe−N −O 系磁性層を形成し、チャン
バＢにおいても同様の条件で同一の組成の上層のFe−N
−O 系磁性層を形成した。それ以外は実施例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、該磁気テープの
磁性層全体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。な
お、オージェプロファイルのスタート部の炭素原子は、
潤滑剤と保護層の影響である。また、本比較例１で得ら
れた８mmテープの磁性層全体の元素比率は、Fe：N ：O
＝71：15：14（原子％）であった。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【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オーバーライト特性が著し
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一例を
示す略図

【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

【符号の説明】

１真空容器４支持体 8,8' 電子ビーム銃 9,9' イオン銃 10,10' 酸素ガス導入管

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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持体と、該支持体上に形成された磁性
層を少なくとも二層有する磁気記録媒体であって、全磁性層のうち前記支持体から最も遠い第一磁性層とこ
れに隣接する第二磁性層が、鉄、窒素及び酸素を主成分
として含む磁性層であり、前記第一磁性層中の鉄濃度（Fe₁）が前記第二磁性層中
の鉄濃度（Fe₂）よりも高く、且つ前記第一磁性層中の
窒素濃度（N₁）が前記第二磁性層中の窒素濃度（N₂）よ
りも低いことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】 Fe₁とFe₂の差 Fe₁−Fe₂及びN₁とN₂の
差N₂−N₁が、それぞれ５原子％以上である請求項１記載
の磁気記録媒体。
【請求項３】 Fe₁＋N₁が Fe₂＋N₂とほぼ同じである請
求項１又は２記載の磁気記録媒体。
【請求項４】前記第一磁性層中の酸素濃度（O₁）と前
記第二磁性層中の酸素濃度（O₂）がほぼ同じである請求
項１〜３の何れか１項記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記第一磁性層中の鉄濃度分布、前記第
二磁性層中の鉄濃度分布、前記第一磁性層中の窒素濃度
分布及び前記第二磁性層中の窒素濃度分布が、それぞれ
磁性層の深さ方向で一定である請求項１〜４の何れか１
項記載の磁気記録媒体。
【請求項６】保磁力（Hc）が1000（Oe）以上である請
求項１〜５の何れか１項記載の磁気記録媒体。