JPH09204635A

JPH09204635A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH09204635A
Application number: JP1459896A
Authority: JP
Inventors: Noriyuki Kitaori; 典之北折; Junko Ishikawa; 准子石川; Katsumi Sasaki; 克己佐々木; Katsumi Endo; 克巳遠藤
Original assignee: Kao Corp
Current assignee: Kao Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-05

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気記録媒体、特に鉄、炭素及び酸素を含む
磁性層を有する磁気記録媒体の耐久性とヘッドタッチを
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−C −O 系磁性層とし、且つ第一磁性
層中の炭素濃度を第二磁性層中の炭素濃度よりも高くす
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、炭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、耐蝕性が低いとい
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、二酸化炭素、メタン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−C −O 系、Fe−N −O 系等の
磁性膜を形成することが試みられている。

【０００５】その一方で、Fe系の磁性層を多層構造にし
て S/Nを向上させたり、エラーレイトを減少させたりす
ることも行われている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特にFe
−C −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久性やヘッドタッチが充
分とはいえない場合があり、この目的を達成するため
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−C −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
濃度が耐久性やヘッドタッチ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−C
−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、特に炭素の存在量に着目して、より耐久性が
高くヘッドタッチの良い磁性層を有する磁気記録媒体を
提供することにある。

【０００７】

【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、より耐久性が高くヘッドタッチが良好
なFe−C −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−C −O 系磁性層とし、且つ最表層の磁性層中の
炭素濃度を下層のFe−C −O 系磁性層中の炭素濃度より
も高くすることにより、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。

【０００８】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、炭素及び
酸素を主成分として含む磁性層であり、前記第一磁性層
中の炭素濃度（C₁）が前記第二磁性層中の炭素濃度
（C₂）よりも高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。

【０００９】ここで、「鉄、炭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。

【００１０】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−C −O 系の磁性層である。そして、第一磁性
層中の炭素濃度（C₁）が、第二磁性層中の炭素濃度
（C₂）よりも高い（C₁＞C₂）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−C −O 系磁
性層中の炭素濃度とは、それぞれの磁性層中のトータル
の炭素含量をいう。

【００１１】本発明の磁気記録媒体において、各Fe−C
−O 系磁性層中の炭素の濃度分布は、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。

【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炭素濃度（C₁）は10〜35原子％が
好ましい。また、第二磁性層中のトータル炭素濃度
（C₂）は５〜25原子％が好ましい。更に、C₁とC₂の差C₁
−C₂が、５原子％以上あることが望ましい。

【００１３】本発明の磁気記録媒体はFe−C −O 系磁性
層を少なくとも二層有するが、全Fe−C −O 系磁性層の
合計おける鉄(Fe)、炭素(C) 及び酸素(O) の合計量の割
合は、耐久性の面から原子比（％）でFe：C：O＝60〜8
8：７〜30：５〜25の範囲が好ましい。

【００１４】本発明の磁気記録媒体は、第一磁性層中の
炭素濃度がより高いため耐久性が向上し、またそのよう
なFe−C −O 系磁性層は磁性層のコラム構造がより緻密
であるため間隔損失がより低減されるため、ヘッドタッ
チが向上するものと考えられる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の磁気記録媒体において、
Fe−C −O 系磁性層は、鉄を蒸着させながら炭素イオン
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
の炭素濃度C₁が、第二磁性層中の炭素濃度C₂よりも高く
なるように、炭素イオンの供給量を調節する必要があ
る。

【００１６】また、第一磁性層、第二磁性層中の酸素濃
度、鉄濃度の関係は限定しないが、C₁＞C₂とする際に、
酸素イオンの供給量を調節して第一磁性層中の酸素濃度
（O₁）を、前記第二磁性層中の酸素濃度（O₂）よりも低
くする（O₁＜O₂）ことができる。またC₁＋O₁がC₂＋O₂と
ほぼ同じであってもよい。更に第一磁性層中の鉄濃度
（Fe₁）と第二磁性層中の鉄濃度（Fe₂）とがほぼ同じ
であってもよい。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。、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。

【００１７】本発明においては、支持体上に形成される
磁性層はFe−C −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炭素濃度を対
比して本発明で規定する関係を満たしていれば、その他
の層の炭素濃度、酸素濃度、鉄濃度は問わない。また、
第二磁性層の下方に別の金属材料、例えばCo、Co−Ci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。

【００１８】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。

【００１９】本発明において、Fe−C −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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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’に炭素源となるガス、例えばメタン等を
供給し炭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
しながら下層のFe−C −O 系磁性層と最表層のFe−C −
O 系磁性層を形成する。イオン銃９，９’は炭素イオン
の照射方向を変えることができる。また、イオン銃９，
９’に炭素源となるガスと酸素ガスの混合ガスを供給し
炭素イオンと酸素イオンを生成して、フィルムの蒸着面
に炭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−
C −O 系磁性層を形成することももちろんできる。

【００２３】

【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。

【００２４】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−C −O 系の磁性層を形成
し、更に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 6.3
μｍのPET フィルム４をセットし、毎分2.4 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15kW）ルツボ６内の鉄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にメタンガスを供給し（流量15SCCM）、炭素イオ
ンを生成せしめPET フィルム４の鉄蒸着面に向けて炭素
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15SCCM）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15kW、カウフマン型イオン銃
９’へのメタンガスの通気量は30SCCM、酸素ガスの通気
量は８SCCMとした。

【００２５】その後、パーフルオロポリエーテル(FOMBL
IN Z DOL、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となるように第
一磁性層上に塗布し、105 ℃で乾燥させて潤滑層を形成
した。また、PET フィルムの磁性層面とは反対の面に、
平均粒径10〜20nm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。上記により、上層及
び下層のFe−C −O 系磁性層が形成されたフィルムを８
mm幅に裁断し、８mmVTR 用カセットケースに装填して８
mmビデオテープを得た。

【００２６】上記により得られた磁気テープの上層と下
層のFe−C −O 系磁性層中の炭素濃度を表１に示す。ま
た、該磁気テープ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、上層のFe−C −O 系磁性層中の炭素濃
度は、下層のFe−C −O 系磁性層中の炭素濃度よりも高
いことがわかる。なお、オージェプロファイルのスター
ト部の炭素原子は、潤滑剤の影響である。

【００２７】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：C ：O ＝72：16：12（原
子％）であった。

【００２８】(2) 性能評価上記で得られた８mmビデオテープについて、その耐久性
とヘッドタッチの指標としてエンベロープを以下の方法
で評価した。その結果を表１に示す。耐久性耐久性は、市販のハイバンド８mmVTR を改造し、７MHz
で正弦波信号を入力し、５時間のスチル後の再生出力を
スペクトルアナライザーを用いて測定し、出力の低下を
測定した。出力の単位はdBで表した。エンベロープエンベロープは、アドバンテスト社のTR4171型スペクト
ラアナライザを用い、RBW ＝10kHz 、VBW ＝30kHz 、周
波数スパン＝0MHz、スリープタイム＝40ms、マイレージ
＝16回の条件で得られた出力波形（エンベロープ）の最
大値ｂに対する最小値ａの割合を％で表した（図４参
照）。この割合（エンベロープ保持率）が100 ％のとき
最もきれいな出力波形でありヘッドタッチが良好であ
り、この割合が低下するほどヘッドタッチが悪いことを
意味する。

【００２９】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のカ
ウフマン型イオン銃９へのメタンガスの流量を７SCCM、
酸素ガス導入管10への酸素ガスの流量を20SCCMとし、ま
た、チャンバＢのカウフマン型イオン銃９’へのメタン
ガスの流量を45SCCM、酸素ガス導入管10’への酸素ガス
の流量を５SCCMとして、上層及び下層のFe−C −O 系磁
性層を形成し、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。なお、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：C ：O ＝66：2
1：13（原子％）であった。

【００３０】実施例３実施例１における磁性層の成膜条件を、カウフマン型イ
オン銃９へのメタンガスの流量を８SCCM、酸素ガス導入
管10への酸素ガスの流量を15SCCMとし、また、カウフマ
ン型イオン銃９’へベンゼンガスを流量４SCCMで通じ、
酸素ガス導入管10’への酸素ガスの流量を７SCCMとし
て、上層及び下層のFe−C −O 系磁性層を形成し、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】比較例１実施例１においてチャンバＡにおける電子銃９の出力を
８kWとし、カウフマン型イオン銃９へのメタンガスの流
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−C −O 系磁性層を形成し、チャン
バＢにおいて電子銃９’の出力を18kWにし、その他は同
様にして上層のFe−C −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４に示す。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：C ：O ＝75：13：
12（原子％）であった。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】本発明によれば、鉄−炭素−酸素系の磁
性層を有する磁気記録媒体の耐久性とヘッドタッチ（エ
ンベロープ）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】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４】エンベロープ保持率の測定方法を示す略図

【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、炭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炭素濃度（C₁）が前記第二磁性層中
の炭素濃度（C₂）よりも高いことを特徴とする磁気記録
媒体。
【請求項２】 C₁とC₂の差C₁−C₂が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】前記第一磁性層中の酸素濃度（O₁）が前
記第二磁性層中の酸素濃度（O₂）よりも低い請求項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鉄濃度(Fe₁) と前記
第二磁性層中の鉄濃度(Fe₂) 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】 C₁＋O₁がC₂＋O₂とほぼ同じである請求項
１〜４の何れか１項記載の磁気記録媒体。
【請求項６】前記第一磁性層中の炭素濃度分布及び前
記第二磁性層中の炭素濃度分布が、それぞれ磁性層の深
さ方向で一定である請求項１〜５の何れか１項記載の磁
気記録媒体。
【請求項７】保磁力（Hc）が1000（Oe）以上である請
求項１〜６の何れか１項記載の磁気記録媒体。