JPS60201520A - 垂直磁気記録媒体 - Google Patents

垂直磁気記録媒体

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JPS60201520A
JPS60201520A JP5517084A JP5517084A JPS60201520A JP S60201520 A JPS60201520 A JP S60201520A JP 5517084 A JP5517084 A JP 5517084A JP 5517084 A JP5517084 A JP 5517084A JP S60201520 A JPS60201520 A JP S60201520A
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JP
Japan
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iron
recording medium
magnetic recording
ferromagnetic layer
substrate
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JP5517084A
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Tetsuo Oka
哲雄 岡
Kenji Hayashi
健二 林
Takayoshi Akamatsu
孝義 赤松
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Toray Industries Inc
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、薄膜形磁気記録媒体に関するものであシ、特
に鉄を原材料とした垂直磁気記録媒体に関するものであ
る。
〔従来技術〕
従来の薄膜形の垂直磁気記録媒体としては、 C。
−Or金合金代表されるCo系の合金薄膜が用いられて
いる。前記Co系合金薄膜は通常スパッタリング法や電
子ビーム蒸着法によって形成されている。
しかし、 Co系の合金をスパッタリング法で形成する
場合、膜形成速度が遅いため大量生産に適した製法とは
言い難く、COとCrを用いた電子ビーム蒸着法による
製法の場合COとCrの融点、飽和蒸気圧などが大きく
異なるため膜の組成制御が困難などの問題があった。さ
らに前記いずれの製法の場合も垂直方向の磁気特性を改
善するためには。
膜形成中に基体を150〜300C程度の温度に加熱し
なければならないという難点があづだ。
上記問題点を解決する方法として、COを用い。
酸素ガスを導入した真空雰囲気中で電子ビーム蒸着法に
より、垂直方向のCo粒子と非強磁性のCoo粒子の2
相混合状態よシなるCo系の垂直磁化膜が提案されてい
る(第7回応用磁気学会学術講演概要集、 7aA−9
−7aA−B、 1983.11 )。
しかし、このような従来のCo−0rで代表されるCo
系合金を用いた垂直磁気記録媒体あるいはc。
とco酸化物よシ成る垂直磁気記録媒体では、主成分に
Coを用いているため次の欠点がある。C。
は産出量が少なく、高価であシ、かつ価格の変動が大き
く、また供給にも不安定になる要因があるなど大量生産
をする磁気記録媒体用の原材料としては甚だしく適性に
欠けるものである。
さらに、 CoとCO酸化物よ構成る垂直磁気記録媒体
においては、高温にすると基体面に対し垂直方向の磁気
異方性をあられす垂直異方性磁界(Hk)および垂直方
向保磁力が低下するという欠点があった。
一方、鉄を主成分とした垂直磁気記録媒体は。
コバルトと比べ結晶磁気異方性エネルギーが小さい。ま
た、コバルトのような最密六方構造の結晶構造ではなく
、体心立方あるいは面心立方構造であるため一軸結晶磁
気異方性が小さい。したがって、鉄を主成分としだ、垂
直磁化膜の形成は困難と考えられていた。しかし9本発
明者らは9強磁性層中に含まれる鉄化合物の種類1組成
などを主体として蒸着栄件などを含めて鋭意検討した結
果。
驚くべきことに強磁性層中に鉄と特定の鉄化合物を含ま
せることによシ、優れた垂直磁気異方性を有することを
見出し、木不明に到達したのである。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、上記欠点のないもの、すなわち、高温
雰囲気中でも、基体面と垂直方向の磁気異方性の低下が
なく、かつ垂直方向の保磁力の低下がないものであって
、しかも2強磁性層の原材料の供給9価格が安定し、大
量生産に適した垂直磁気記録媒体を提供することにある
〔発明の構成〕
すなわち本発明は、基体上に、基体面と垂直方向に磁化
容易軸を有し、かつ主成分が鉄と、鉄酸化物、鉄水酸化
物、鉄窒化物、鉄硫化物、鉄炭酸化合物の群から選ばれ
た少なくとも一種の鉄化合物より成る強磁性層が形成さ
れていることを特徴とする垂直磁気記録媒体である。
本発明で用いることのできる基体としては、特に限定さ
れるものではないが、アルミニウム、銅。
鉄、ステンレスなどで代表される金属、ガラス。
セラミックなどの無機材料、プラスチックフィルムなど
の有機重合体材料などがあげられる。特にIJo工性、
成形性、可撓性が重視される場合には。
有機重合体材料が適しておシ、中でもポリエチレンテレ
フタレート、ホリエチレンナフタレート。
ポリエチレンジカルボキシレート、などのポリエステル
、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンなどのポ
リオレフィン、ポリメチルメタアクリレート、ポリカー
ボネート、ポリスルフォン。
ポリアミド、芳香族ポリアミド、ポリフェニレンスルフ
ィド、ポリフェニレンオキサイド、ポリアミドイミド、
ポリイミド、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポ
リ弗化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、酢酸
セルローズ、メチルセルローズ、エチルセルローズ、エ
ポキシ[BW 、ウレタン樹脂あるいはこれらの混合物
、共重合物などが適している。特に二軸延伸されたフィ
ルム。
シート類は、平面性9寸法安定性に優れ最も適しており
、中でもポリエステル、ポリフェニレンスルフィド、芳
香族ポリアミドなどが最も適している。基体の形状とし
ては、ドラム状、ディスク状。
シート状、テープ状、カード状等いずれでも良く。
厚みも特に限定されるものではない。シート状。
テープ状、カード状等の場合、加工性2寸法安定性の点
で、厚みは2μ〜500μ、中でも4μ〜200μの範
囲が好ましい。
本発明で用いられる基体は2次に述べる磁気記録層の形
成に先だち、易接着化、平面性改良9着色、帯電防止、
耐摩耗性付与等の目的で各種の表面処理や前処理が施さ
れても良い。
本発明において、基体面と垂直方向に磁化容易軸を有し
た強磁性層とは9次のように規定されるものである。
強磁性層の磁気特性は、、TIS C!−2561で示
されている振動型磁力計法や、自記磁束計法によって測
定できる。磁気特性の測定方法について振動型磁力計法
によって測定する方法を第1図によシ説明する。第1図
においてOは原点、たて軸は磁化された磁性層の磁化量
(M)を示し、よこ軸は磁性層に印加する外部磁界(H
)を示す。
磁化されていない測定試料の磁性層に外部磁界(H)を
一方向に絶えず増加しつつ印加すると、外部磁界(a)
の増加に従って破線矢印の如く磁化量(M3は増大して
いく。外部磁界(H)がある値以上になると、それ以上
外部磁界(n)を増しても磁化量(M)は飽和して、そ
れ以上増大しなくなる。第1図におけるA点がこの点で
ある。A点における磁化量(M)を飽和磁化(Ms)と
呼ぶ。さらにA点より出発して、逆に外部磁界(n>を
実線矢印の如く減少させていくと、磁化量(M)も減少
をはじめる。
外部磁界(H)を0の状態にしても磁化量(M)はDと
ならず残留磁化(Mr)の値を残す。さらに外部磁界(
H)を0を越えて、負方向に増大させていくと。
磁化量CM>はOとなる。この時の外部磁界(m)の強
さを保磁力(Hc)と呼ぶ。さらに外部磁界(u)を負
方向に増大すると磁化量(M)はある値で飽和する。こ
の値が負の飽和磁化(第1図B点)である。
さらに3点よシ出発して再び外部磁界(H)を正方向に
印加をはじめると、磁化量(M3は再び正方向に実線矢
印の如く増大しはじめ、負方向の残留磁化点(−Mr)
を経て、磁化量(M)は口とナシ、再び最初の正の飽和
磁化点(第1図A点)に戻る。以上のようにして得られ
る曲線は、ヒステリシスループと呼ばれており、このヒ
ステリシスループにより保磁力(He)l飽和磁化(M
s)などの磁気特性が測定できる。
磁気記録媒体に使用する場合は、このヒステリシスルー
ズで囲まれる面積(S)が大きいものほど記録容量が大
きく、高密度記録に適している。
試料とする強磁性層表面に垂直方向に外部磁界を加えな
がら測定したヒステリシスループで囲まれる面積をSl
とし9強磁性層表面に平行方向に外部磁界を加えた場合
のヒステリシスループの面積をS7.とする。S、、が
S#にくらべ大きい場合は、垂直方向の磁気記録に適し
た磁気記録媒体といえる。
本発明でいう、基体面と垂直方向に磁化容易軸を有する
強磁性層とは、基体面に垂直方向の外部磁界に対するヒ
ステリシスループの面積S工と、基体面と平行方向の外
部磁界に対するヒステリシスループの面積Sより算出さ
れる磁気異方性係数(SL/Sl)が 1.0よシ大き
いものであり、望ましくは1.2以上、さらに望ましく
は14以上のものをいう。
また、垂直磁気記録媒体の垂直方向への磁気異方性をあ
られす他の指標として垂直異方性磁界(Hk)があシ、
 この値が大きいほど垂直方向に磁化されやすい優れた
垂直磁気記録媒体と言える。
垂直異方性磁界(Hk)の測定方法について第2図によ
り説明する。第2図において0は原点、たて軸は磁化さ
れた磁性層の磁化量CM)を示し、よこ軸は磁性層に印
加する外部磁界(H)を示す。第2図は、試料とする強
磁性層表面に平行方向に外部磁界を加えた場合のヒステ
リシスループである。原点Oより該ヒステリシスループ
に引いた接線と。
正の飽和磁化点Aを通り、外部磁界軸(H)と平行に引
いた直線との交点Cの外部磁界(H)の値が垂直異方性
磁界(Hk)である。
まだ2本発明における鉄化合物とは鉄酸化物。
鉄窒化物、鉄水酸化物、鉄硫化物、鉄炭酸化合物などで
あり、具体的には鉄酸化物としてはFeO。
Fe2O3,Fe、04などであシ、鉄窒化物としては
Fe2N 、 Fe4Nなどであり、鉄水酸化物として
はFe(OH)2. Fe(OH)、 、 Fe0OH
などであり、鉄硫化物としてはFee 、・Fe253
などであり、鉄炭酸化合物としてはFeCo、 、 F
e0O3・H2Oなどである。また。
ここに記載した以外の中間的な組成をもつ非化学量論的
な鉄化合物も含まれる。
また鉄とその他の元素との原子ノく−セント比は鉄が9
0%〜30チ、その他の元素が10%〜70%の範囲が
垂直方向の磁気特性を向上するうえで望ましい。
また鉄化合物のうち、鉄酸化物を含有することによって
垂直方向の磁気特性が改善されるため。
鉄酸化物を含有していることが非常に望ましい。
この場合強磁性層中に含まれる鉄と酸素の原子ノく一セ
ント比は鉄が90チ〜30チ、酸素が10チ〜70チの
範囲が望ましく、さらに鉄が80%〜50襲、酸素が2
0チ〜50%の範囲が一層望ましい。また、該強磁性層
中には鉄および鉄化合物以外に耐食性、耐摩耗性、可と
う性2表面粗さ。
ヘッドタッチなどを改善する目的で他の元素や化合物を
微量含ませる事は本発明の効果を妨げない範囲で差し支
えない。
本発明における強磁性層とは鉄および鉄化合物を含んだ
ものであり、該強磁性層の厚さは特に限定しないが、実
用的には0.02μm〜5μmの範囲であシ、可とう性
、ヘッドタッチおよび該強磁性層の成膜速度を考慮した
場合0.05μm〜2.0μmの範囲が望ましい。
また本発明における強磁性層は、基体面と垂直方向に磁
化容易軸を有し、垂直磁気記録に適した強磁性層であり
、基体面と水平方向に磁化容易軸を有する強磁性層につ
いては同一材料・組成であっても本発明には含まれない
また本発明の強磁性層と基体の間に接着方向上。
記録再生特性などの向上、その他の目的のために下地層
を一層あるいは複数層積層させることは一層に差し支え
ない。
本発明の垂直磁気記録媒体の形成方法としては。
反応性蒸着2反応性イオンブレーティング、反応性スパ
ッタリングなどがあるが、必ずしもこれらに限定されな
い。以下に反応性蒸着による垂直磁気記録媒体の製法の
一例を示す。
使用する装置は、真空槽内に巻き出しロール。
冷却ドラム、巻き取シロールで構成される長尺フィルム
の走行系を具備し、前記冷却ドラム直下に。
凹部を有した電子ビーム蒸着器を備えた半連続式電子ビ
ーム蒸着装置である。該装置内には、蒸発蒸気流と前記
冷却ドラム法線とがなす角、すなわち入射角が60度を
越える蒸発蒸気流が、基体に入射しないようにドラム直
下部分のみ開口部を有した遮蔽板を、冷却ドダムに近接
して配設した。
該装置の走行系に有機高分子フィルムを配し、電子ビー
ム蒸着器の凹部に鉄を配した状態とする。
この時有機高分子フィルムの裏面は冷却ドラムにより5
0℃以下に冷却されている。まず該電子ビーム蒸着装置
の真空槽内を1 x 10−5Torrになるまで排気
し9次いで例えば酸素ガス、窒素ガス。
水蒸気、硫化水素ガス、二酸化炭素ガス、などのガスの
うちから、単一ガスあるいは二種以上のガスを混合して
真空槽内の圧力が103〜5 x 10””TOrrに
なるまで導入した雰囲気中で、有機高分子フィルムを走
行させ電子ビーム蒸着法によシ鉄を蒸発させ9本発明の
垂直磁気記録媒体を形成するのである。
〔発明の効果〕
本発明の垂直磁気記録媒体は2強磁性層が基体面と垂直
方向に磁化容易軸を有し、かつ該強磁性層の主成分が鉄
および鉄化合物よ構成るために該垂直磁気記録媒体を高
温雰囲気に放置しても、基体面と垂直方向の磁気異方性
が低下せず、かつ垂直方向の保磁力も低下しない。また
9強磁性層を形成するだめの原材料の価格が安く、かつ
供給の不安がないため、大量生産に最適である。
本発明の垂直磁気記録媒体は、高密度磁気記録媒体とし
ての特性に優れるので、垂直磁気記録型のフロッピーデ
ィスクあるいは記録・消去が可能なデジタル・オーディ
オ・ディスク、ディジタル・オーディオ・テープ、垂直
磁気記録型のビデオ・テープ等の用途に最適である。
〔特性の測定方法・評価基準〕
(1)保磁力、飽和磁化、磁気異方性係数の測定方法 振動試料型磁力計(理研電子■製、、BHV−30)を
使用し、外部磁界を基体面の垂直方向と平行方向に加え
た場合のヒステリシスループを、それぞれ記録し、保磁
力、飽和磁化を得る。また。
ヒステリシスループで囲まれる面積をプランメータ(ケ
ント設計製図器機■、906−6400)で測定し、外
部磁界が垂直方向のループの面積(S、)と平行方向の
ループの面積(S#)の比(S、。
/S#)を磁気異方性係数とする。
(2)垂直異方性磁界の測定方法 振動試料型磁力計(理研電子■製、BHV−30)を使
用し、外部磁界を基体面と平行方向に加えた場合のヒス
テリシスループを得る。このヒステリシスループに原点
より引いた接線と正の飽和磁化点を通9外部磁界軸と平
行に引いた直線との交点の外部磁界の強さが垂直異方性
磁界である。
(3)強磁性層の組成分析方法 X線光電子分光、オージェ電子分光にて強磁性層深さ方
向に測定した(測定装置はX線光電子分光、オージェ電
子分光いずれもブイ・ジー・サイエンティフィック社製
ESCALAB−5型)。
X線光電子分光の場合の使用線源はAj?−にα線。
出力は10 kV −20mAである。深さ方向のエツ
チングはArイオンエツチングによる。
オージェ電子分光の場合ビーム電圧3kv、深さ方向の
エツチングはArイオンエツチングによる。
以下、実施例に基づいて本発明の一実施態様を説明する
実施例1〜6 半連続式電子ビーム蒸着装置の真空槽内を排気系により
1 x 11] TOrr以下になるまで排気する。
次いで導入ガスとして、酸素20体積チ、残部窒素でバ
ランスさせた混合ガスをバリアプルリークパルプを通じ
て真空槽内の圧力が2 x 10 Torrになるまで
導入し、厚さ50μの2軸延伸されたポリエチレンテレ
フタレートフィルムを約2m/minの速度で走行させ
、電子ビーム蒸着によシ鉄と鉄化合物より成る膜厚的2
000Xの強磁性層を連続的に形成した。得られた磁気
記録媒体を実施例1とし、この磁気特性を第1表に示す
。なお装置の真空槽内には9巻き出しロール、冷却ドラ
ム、巻き取シロールで構成されるフィルム走行系を具備
し、前記冷却ドラム直下に凹部を有した電子ビーム蒸着
器を備え、蒸発蒸気流の冷却ドラムへの入射角が16度
以下になるような開口部を有する遮蔽板を、冷却ドラム
に近接して配した。またポリエチレンテレフタレートフ
ィルム裏面は50℃以下に冷却されている。同様の装置
により。
酸素30体積チ、残部窒素でバランスさせた混合ガスを
真空槽内圧力が1.5 x 10 Torrになるまで
導入し、厚さ50μのポリエチレンテレフタレートフィ
ルムを約2 m / minの速度で走行させ。
電子ビーム蒸着によシ厚さ約2200Xの鉄と鉄化合物
より成る強磁性層を形成した。この磁気記録媒体を実施
例2とし、この磁気特性を第1表に示す。同様の装置に
よシ、酸素45体積係、残部窒素でバランスさせた混合
ガスを真空槽内の圧力が9x10Torrになるまで導
入し、厚さ25μのポリエチレンテレフタレートフィル
ムを約4m/minの速度で走行させ、電子ビーム蒸着
により厚さ約1sooXの鉄と鉄化合物よ構成る強磁性
層を連続的に形成した。この磁気記録媒体を実施例6と
し、この磁気特性を第1表に示す。これら実施例1〜乙
の本発明の磁気記録媒体の磁気異方性係数は各々1.9
.1.8.2.1であり、いずれも180以上であり基
体面と垂直方向に磁化容易軸を有した垂直磁気記録媒体
であった。また実施例1〜乙について組成分析した結果
、該強磁性層の主成分はFe 、 Fe2O3,Fe、
04. Fe(OH)2で構成されていることがわかっ
た。
また実施例1〜3を160℃の熱風オーブン中に8時間
放置した後の垂直方向保磁力と異方性磁界について測定
した結果を第1表に示す。第1表に示すように実施例1
〜3は垂直方向保磁力、および垂直異方性磁界の低下は
なかった。
比較例1 実施例1に示した半連続式電子ビーム蒸着装置を使用し
、内部に蒸発蒸気流の冷却ドラムへの入射角が16度以
下になるような開口部を有する遮蔽板を配した走行系に
2軸延伸されたポリエチレンテレフタレートフィルム、
厚さ50μを配し。
電子ビーム蒸着器の凹部にコバルトを配した状態にて、
該真空蒸着装置の真空槽を排気系によシ1x10Tor
r以下になるまで排気し2次いで酸素ガスをバリアプル
リークバルブを通じて真空槽内の圧力が、3x10To
rrになるまで導入した雰囲気中で、前記ポリエチレン
テレフタレートヲ約5 m / minの速度で走行さ
せた状態で、電子ビーム蒸着により約15ooXの厚さ
のコバルトとコバルト酸化物より成る強磁性層をポリエ
チレンテレフタレートフィルム上に形成した。得られた
磁気記録媒体を比較例1とし、この磁気特性を第1表に
示す。比較例1も磁気異方性係数は136であシ、基体
面と垂直方向に磁化容易軸を有した垂直磁気記録媒体で
あった。しかし、比較例1を160℃の熱風オーブン中
に8時間放置した後の磁気特性は、第1表に示すように
、垂直方向保磁力。
垂直異方性磁界が大きく低下した。
比較例2 実施例1と同様の走行系を具備した半連続式電子ビーム
蒸着装置の内部に、いわゆる斜方蒸着を行なうため、蒸
発蒸気流の冷却ドラムへの入射角が65度以下の蒸気流
が入射しないようにした遮蔽板を配した。この装置の巻
取系に厚さ50μの2軸延伸されたポリエチレンテレフ
タレートフィルムを配し、電子ビーム蒸着器の凹部に電
解鉄を配した状態で、該電子ビーム蒸着装置の真空槽内
を5 x 10”” Torr以下になるまで排気した
後、酸素ガスのみをバリアプルリークノ(ルプを通じて
真空槽内の圧力が5 x 10 、 Torrになるま
で導入し、前記ポリエステルフィルムを約6 m / 
minの速度で走行させ、電子ビーム蒸着によシ膜厚約
980xの鉄系強磁性層を前記フィルム上に連続して形
成した。得られた磁気記録媒体を比較例2とし、この媒
体の強磁性層の組成分析をしたところ。
Fe 、 Fe2O3,’Fe3O4,Fe(OH)2
などで構成されていた。しかし、比較例2の磁気異方性
係数は0゜82であり、磁化容易軸は基体面垂直方向に
なく。
また第1表に磁気特性を示すとおシ、垂直方向の保磁力
、垂直異方性磁界とも小さく、垂直磁気記録媒体として
は使用できなかった。
比較例6 実施例1に示した半連続式電子ビーム蒸着装置を使用し
、内部には蒸発蒸気流の入射角を制限する遮蔽板を配置
せずに、該装置の走行系に2軸延伸された厚さ50μの
ポリエチレンテレフタレートフィルムを配し、電子ビー
ム蒸着器の凹部に鉄を配した状態にて、該真空蒸着装置
の真空槽内を1x10Torr以下になるまで排気し、
ガスの導入を行なわずに前記ポリエチレンテレフタレー
トフィルムを約8 m / minの速度で走行させ、
電子ビーム蒸着によシ厚さ800Xの鉄膜を連続的に形
成した。得られた磁気記録媒体を比較例6とし。
この磁気特性を第1表に示す。比較例6の磁気異方性係
数は0.08であシ、まだ垂直方向保磁力。
垂直異方性磁界とも第1表に示す如く小さな値であシ、
比較例3は垂直磁気記録媒体としては使用できなかった
【図面の簡単な説明】
第1図は磁気特性の測定例をあられすヒステリシスルー
プの模式図、第2図は垂直異方性磁界の測定例をあられ
すヒステリシスループの模式図である。 0:原 点 M:磁化量 H:外部磁界 A:正の飽和磁化点 B:負の飽和磁化点 C:交 点 Hk:垂直異方性磁界 特許出願人 東 し 株 式 会 社 第2菌 昭和 年 月 日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1、事件の表示 昭和59年特許願第55170号 2、発明の名称 垂直磁気記録媒体 46補正命令の日付 自発 5、補正により増加する発明の数 なし6、補正の対象 明細書中「発明の詳細な説明」の欄 7、補正の内容 (1)明細書第2頁第8行のr300cJを「300℃
」と補正する。 (2)同書第12頁第7行の「35」を「45」と補正
する。 (3)同書同頁第14行の「になるjをU以下になる」
と補正する。 (4)同書同頁第18行のr103Jを「2×10−3
 」と補正する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基体上に、基体面と垂直方向に磁化容易軸を有し
    、かつ主成分が鉄と、鉄酸化物、鉄水酸化物、鉄窒化物
    、鉄硫化物、鉄炭酸化合物の群から選ばれた少なくとも
    一種の鉄化合物より成る強磁性層が形成されていること
    を特徴とする垂直磁気記録媒体。
JP5517084A 1984-03-22 1984-03-22 垂直磁気記録媒体 Pending JPS60201520A (ja)

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JPS60201520A true JPS60201520A (ja) 1985-10-12

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JP5517084A Pending JPS60201520A (ja) 1984-03-22 1984-03-22 垂直磁気記録媒体

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