JPS59144032A - 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Ｍ（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
に伴ない、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、［日経ニレ゛クトロニクス
Ｊ１９７８年８月７日号Ｎｏ。

１９２）。この記録方式によれば、記録波長が短くなる
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、このような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、Ｆ
８５０４、ｒ　　Ｆｅ２ｅｓ、Ｃｏ添加Ｆｅ３０ＩＩＸ
Ｃｏ添加ｒ−Ｆｅ２ｒｓ、六方晶フェライト（例えばバ
リウムフェライト）、ＭｎＢ１等が磁性粉末として用い
られている（特開昭５２−４６８０３号、同５３−６７
４０６号、同５２−７８４．０３号、同５５−８６１０
３号、同５２−７８４０３号、同５４−８７２０２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り、従ってＳ／
Ｎ比を充分高くすることができない。しかも、信号が記
録される寸法は磁性粒子の寸法で制御される等、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％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Ｉ　ＥＥＥ刊行の学会誌“Ｔ
ｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　ｏｎ　Ｍａｇｎｅｔｉｓｍ”　
１９８２年第１８巻Ｎｏ、６．１１１６頁）やコバルト
−ルテニウム合金膜（例えば１９８２年３月開催の第（
３） １８回東北大通研シンポジウム「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ｌｏＴｏｒｒ以上の高真空中で磁性層を作成す
る必要があり、かつ基体の高度な洗浄処理、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型が入り易い。

（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（４） 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、上記の如く実情に鑑み、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
定性等に優れた磁気記録媒体を得ることに成功したもの
である。

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こと。

（ｂ）、磁性層の面内方向での残留磁化（ＭＨ）と、磁
性層の面に対し垂直方向での残留磁化（Ｍｖ）との比（
ＭＶ　／ＭＨ）が１．０以上であること。

（Ｃ）、保磁力（Ｈｃ　）が１００〜５００００ｅであ
ること。

を夫々構成として具備すること特徴をとする磁気記録媒
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
。

しかも、酸化鉄を主成分とする磁性層の面方向と垂直方
向とでの磁化比（Ｍｖ　／ＭＨ）を１．０以上としてい
るので、酸化鉄磁性体の磁気モーメントは面方向に対し
４５度以上垂直方向側へ立ち上っており、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Ｍｖ　、
　ＭＨ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。

加えて、磁性層の保磁力（Ｈｃ　）は１００〜５０００
０ｅとしているので、垂直磁化膜として充分な磁気特性
を有したものとなっている。即ち、Ｍｖ　／　Ｍｕが１
．０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＜、又Ｈｅが１０００ｅ未満では外部磁場の影響
で記録が消失し、５００００ｅを越えるとヘッドの消費
電流が大きすぎて実用的な記録方式にとって不適当であ
る。Ｈｃは上記範囲においてはじめて充分な記録特性を
実現できるものであり、更に３００〜３００００ｅとす
るのが望ましい。

本発明による磁性層は上記の如く、酸化鉄を主体とし、
垂直磁化が可能な磁化比とＨｃとを有しているが、こう
した酸化鉄系の垂直磁化膜はこれまで全く存在していな
いし、作成不可能であると考えられていたのである。

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Ｆｅ
５　０！、Ｔ　　Ｆｅ２Ｏ３、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％
以上であるのがよく、７０重量％以上であるのが更に望
ましい。また、鉄と酸素との比は、酸素の原子数／鉄の
原子（Ｖ　　） 数＝１〜３であるのがよく、４／３〜２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。

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（例えば保磁力、飽和磁化
量、残留磁化Ｍ）及びその結晶性、結晶の特定軸方向へ
の配向性の向上環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Ａ７！、Ｃｏ　、Ｃｏ　−Ｍｎ　
、　Ｚｎ　％　Ｃｏ　−Ｚｎ、Ｌｉ、Ｃｒ、Ｔｉ５Ｌｉ
−Ｃｒ、Ｍｇ−、Ｍｇ−Ｎｉ　％　Ｍｎ　−Ｚｎ　％　
Ｎｉ　％　Ｎｉ−Ａｌ１１Ｎｉ　−Ｚｎ　、Ｃｕ　％　
Ｃｕ　−Ｍｎ　％　Ｃｕ　−’Ｚｎ　、、Ｖ等が挙げら
れるが、希土類元素以外であることが望ましいと思われ
る。

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なものであれば種々のものが採用可
能である。例えば、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
きプラスチン（８） クス、ガラス等のセラミックスや金属等が使用可能であ
る。基体形状はシート、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
気系に接続した処理室内で、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、蒸着法等が適用
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（電界
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１０〜１０’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）　Ｔｒ、川を互い
に隔てて平行に対向配置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トＴ１、川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
ゲットＴＩＴｋ間に発生したプラズマ雰囲気と各ターゲ
ットＴ１及びＴ２との間の領（１１） 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撃で放出された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
子はターゲットｍ−’Ｔｈ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。この往復運動の間に
、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１−Ｔ！間の空間には高密度の
プラズマが形成され、これに伴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
積してゆくことになる。

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りも小
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、垂直磁化記録に通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。

この作成条件は以下の通りであった。

ターゲツト材　　鉄（Ｃｏを１原子％含有）基体　　　
　　　ガラス 対向ターゲット間隔　　１００ｍｍ スパッタ空間の磁界　　１４００ｅ ターゲツト形状　　　　１００ｍｍ直径の円盤（５＋ｎ
ｍ厚） 基体とターゲット端との間隔　　３０ｍｍ真空槽内の背
圧　　　　ＩＱＴｏｒｒ 導入ガス　　　　　　　Ａｒ＋０２ 導入ガス圧　　　　　　４　Ｘ　Ｉ　Ｏ’Ｔｏｒｒ（Ｉ
Ｚ） スパッタ投入電力　　　４２０Ｗ 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
クロアナリシス（ＸＭＡ）による組成の固定、Ｘ線回折
法による酸化鉄の状態、振動試料型磁力針による磁気特
性によって行なった。得られた磁気記録媒体の特性は次
の如くであった。

まず、面方向での残留磁化量（ＭＨ）と面に垂直方向で
の残留磁化量（Ｍｖ）との比はＭｖ／ＭＨ≧１．０であ
った。即ち、第３図に例示するように、破線で示す面方
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たが、
印加磁界がゼロのときの各磁化量をＭＨ，、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
テリシス曲線よりも小さく、Ｍｖ　＞Ｍ＋−１，ＨＣ＃
　１００００ｅとなっていることが明らかであり、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、こ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１１ｒＸ−５５６ｊＫＥＶＥ
Ｘ−７０００型）で測定したところ、Ｆｅが主ピークで
あり、Ｃｏが少量台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ｒＪＤＸ−１０ＲＡＪ：ＣｕＫα管球使用）を用いて
測定したところ、下記表に示ずように、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。

（１５） 上記の如く、本発明による磁気記録媒体は、ＭＶ／ＭＨ
≧１．０でＨｃが充分な酸化鉄系磁性層を有し、垂直磁
化に好適なものであることが明らかである。

【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である。 なお、図面に示された符号において、 １−−−−−−一真空槽 ２・−・−排気系 ３−−−−−−−ガス導入系 ４．５−−−−−−−ホルダー ６−−−−−−一基体 １０−−−−−−一磁性層 Ｔ１、慴−−−一−−−ターゲット である。 代理人　弁理士　逢　坂　　宏（他１名）（１６） （自発）手続？甫正書 昭和５８井６月ｚｇ日 １、事件の表示 昭和５８年　　特許　別層１８３４５号２、発明の名称 硝気記録媒体 ３、補正をする者 、　　事件との関係　特許出願人 住　所　東京都新宿区西新宿１丁目２６番２号名　称　
（１２７）小西六写真工業株式会社４、代理人 住　所　東京都立川市柴崎町３−９−１７鈴木ビル２階
６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 （１）、明細書箱１１頁１１〜１２行目の「構成されて
いる。これらのターゲラ１を［構成されている。 ターゲット材料としては、Ｆｅ、Ｆｅ３Ｏ４、Ｔ−Ｆｅ
２０３、ベルトライド化合物（Ｆｅ３０４とγ−Ｆ　ｅ
　２０３との中間組成のもの）等からなるものが使用可
能である。上記ターゲットＴ１−Ｔ　２　Ｊと訂正しま
す。 一以　上− （２）

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であること。 （ｂ）、ｍ性層の面内方向での残留磁化（Ｍｓ）と、磁
   性層の面に対し垂直方向での残留磁化（Ｍｖ　）との比
   （ＭＶ　／ＭＨ）が１．０以上であること。 （Ｃ）、保磁力（Ｈｃ）が１００〜５００００ｅである
   こと。 を夫々構成として具備することを特徴とする磁気記録媒
   体。