JPS62121924A - 垂直磁気記録媒体 - 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】 ［技術分野１ 本発明は高密度磁気記録ができるＣ０Ｃｒ／パーマロイ
積層膜の如く垂直記録層と軟磁性層とを有する二層膜構
造の垂直磁気記録媒体に関する。

［従来技術］ 近年、高密度記録特性の優れた磁気記録方式として、垂
直磁気記録方式が提案されている。この方式は、特公昭
５８−９１号公報、特公昭５８−１０７６４号公報等で
公知の如く、磁化容易軸が膜面に対して垂直な方向を有
する記録媒体を用い、残留磁化が膜面に対して垂直に向
くように記録するもので、信号が高密度になるほど媒体
内反磁界は減少し、優れた記録及び再生を行なうことが
できる。この方式に適する記録媒体としてＣｏ系合金薄
膜（特にＣｏ　Ｃｒ合金薄膜）が公知である。特に、特
公昭５８−９１号公報に提案されているＣｏ系合金薄膜
の下地にパーマロイ合金のような軟磁性層を設けた垂直
磁気記録媒体は、記録効率が向上ぐきるとともに、大き
な再生出力が得られる点から注目されている。

しかしながら軟磁性層を設けたことにより新たに発生し
た問題点もいくつか報告されている。例えば特開昭６０
−３８７１８号公報には軟磁性層の磁気特性に由来し、
一つの媒体において磁気ヘッドの走行方向で再生出力が
異なるという現象が述べられており、その解決法として
軟磁性層の面内磁気異方性を小さくすべきことが開示さ
れている。また、電子通信学会技術研究報告Ｍ　Ｒ８４
−６（ｖｏｌ、　８４゜Ｎｏ、　６１．１９８４＞には
、信号の再生時に発生するパ、ルス状ノイズが軟磁性層
に起因していることが述べられ、その解決法として軟磁
性層のＨＣを５エルステッド（０１３）より大きくすれ
ばよいことが述べられている。

以上の如く、軟磁性層と記録層との二層膜構造の垂直磁
気記録媒体（以下、二層膜媒体と称す）は再生出力が大
きいというすぐれた特徴を有し、実用化が一番期待され
ているものであるが、軟磁性層の不安定さに由来する種
々の課題を有しており、これら課題の解決が待望されて
いる。

［本発明の目的］ 本発明は記録層と軟磁性層とを有する二層膜構造の垂直
磁気記録媒体において、すぐれた再生出力の安定性、す
なわち出力エンベロープの滑らかさを有する垂直磁気記
録媒体を提案するものである。

［本発明の構成および作用効果］ 本発明者らは５０μｍ程度の厚さを有する有機高分子フ
ィルムを支持体とする二層膜媒体を研究する過程で、あ
る種の軟磁性層を有する二層膜媒体において再生出力に
波打ちが生じる、又は／及び再生出力エンベロープに突
起状の凸部が発生することを見い出した。その例を第５
図、第６図に示した。本発明者らはかかる不都合な現采
は軟磁性層の磁歪に関与し、記録、再生時にヘッドが摺
動することにより部分的に軟磁性層の磁気特性が変化す
ることに起因するのであろうと考え、研究を重ねること
により本発明に至った。

すなわち、本発明は記録層と軟磁性層を有する垂直磁気
記録媒体において、軟磁性層が膜面内で測定される磁歪
定数（λ）が−１×１０−６より太きくｌＸ１０６以下
であり、かつ保磁力（Ｈａ　）が３０エルステッド（Ｏ
ｅ　）以下の軟磁性層であることを特徴とする垂直磁気
記録媒体である。

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図に本発明の好ましい垂直磁気記録媒体の構成を示
した。図においてＦは支持材であり、非磁性の金属、非
金属のシートが通常は使用される。

磁気テープ、フロッピーディスク、スチル電子カメラ、
画像ファイル等の用途には、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリエチレン−２，６−ナフタレンジカルボキシレ
ート、ポリイミド等の４μｍ〜１２０μｍ程度の厚さの
有機高分子フィルムが好ましく用いられる。特に磁気ヘ
ッドとの摺動により発生する歪の大きい、軟質の有機へ
分子フィルムを支持体とする場合に本発明の効果は大き
い。

図のＳは本発明の特徴をなす軟磁性層であり、詳細は後
述する。５００　ｅ程度以下のＨＣを有する厚さ０．１
μｍ−０，７μｍ程度のものが通常は用いられる。材質
は種々のものが適用可能であり、Ｃｏ　Ｚｒ系のアモル
ファス合金膜やＮｉＦｅ系合金（パーマロイ）薄膜等を
例示できる。特に原材料コストが安く、材料入手が容易
で、かつ適当な磁気特性を有することよりパーマロイが
好ましい。

パーマロイにはＮｉ　Ｆｅ合金のみでなくＭｏパーマロ
イ、Ｃｕ　Ｍｏパーマロイ、耐食性パーマロイ。

高硬度パーマロイ等の種々のものがあり、いずれも適用
可能である。作製法は真空蒸着、スパッタリング、イオ
ンブレーティング、メッキ等が例示できるが、軟磁気特
性と膜強度、膜付着強度が良好であり、合金の組成のコ
ントロールが容易なスパッタリング法が最も好ましく本
発明に適用される。

図のＲは記録層であり、飽和磁化（Ｍｓ　）が２００〜
９０Ｏｅｌｕ／　（ＩＣ程度のＣｏとＣｒの合金薄膜が
好ましく使用される。他にＣｏとＣｒにさらに数ｗｔ％
のＲｅ　、Ｗ、Ｍｏ　、Ｔａ等の第３元素を添加したも
のや、ＣｏＶ合金薄膜、Ｆｅ　Ｃｒ合金７ｉ９膜や、ざ
らにはＣｏ　−Ｃｏ　Ｏ蒸着膜であってもよい。

要は適度のＭＳと数百ＯｅのＨＣと垂直磁気異方性を有
する厚さ０．１μｍ〜０．５μｍ程度の薄膜が使用され
る。

図のＰは必要に応じて設けられる耐久性等を目的とした
保護層である。例えば耐久性を保証するためにＳｉ　０
２　、硬質カーボン、Ｓｉ　Ｎ等の厚さ０．０１μｍ〜
０．０３μｍ程度の薄膜が設けられる。

さらに、各層Ｆ、Ｓ、Ｒ，Ｐ間に他の中間層。

下地層、接着層等を有してもよい。またフロッピーディ
スク等のディスク状媒体では支持体Ｆの両面に同じ構成
の各層が形成されるのが普通である。

以下に本発明の特徴である軟磁性層を説明する。

本発明においては、再生出力を安定ならしめるために、
膜面内で測定されるλを一１ｘｉｏ′４以上で１×１０
＋以下の範囲とする。すなわち、絶対値ｌｆｉ　１　ｘ
　１０’より小さいλの軟磁性膜を用いる。ただし該軟
磁性膜のＨｃが３００　ｅより大なる時は軟磁気特性（
例えばＨａや透磁率）の外乱に対して安定でありλを規
定する意味はない。

膜のλの絶対値が１×１０′４より大きい時は、膜の軟
磁気特性は不安定であり、磁気ヘッドが媒体を１習動す
る時に軟磁気特性が変化し、再生出力エンベロープに波
打ちや凸部や突起が発生することが判明した。

記録、再生感度をより一層向上せしめるには軟磁性層の
ＨＣは１５Ｑｅ程度以下が必要であり、さらに前述の様
にノイズを小さくするために、又はディスク状媒体にお
けるモジュレーション（Ｊ１３　０　６２９１参照）を
小さくするためには軟磁性層の面内磁気異方性を小さく
する必要があるが、かかる目的のためには１−（ｃは３
０ｃ程度以上が必要である。このようなトＩＣを有する
軟磁性膜ではそのλは一７Ｘ１０−７以上で７Ｘ１０−
７以下の範囲、すなわちＨＣが小さいことは軟磁気特性
が不安定であることを意味し、かかる場合は、より絶対
値が小さいλが要求されることが判明した。

第２図〜第６図に種々のＨＣとλを有する軟磁性膜持つ
Ｃｏ　Ｃｒ　／パーマロイからなる二層膜媒体の一定長
の間の再生出力エンベロープを示した。

図で縦軸は出力、横軸は時間換言すればサンプル位置で
ある。媒体の作製条件と電磁変換特性の測定方法は後述
の実施例に述べる。

第７図は後述の実施例、比較例と同様にして磁歪定数（
λ）と保磁力（１」０）とが異なる種々のパーマロイ膜
を軟磁性層とし、その上にＣｏ　Ｃｒ合金膜からなる記
録層を設けた二層媒体の再生出力を評価した結果を示し
たもので、）ｌｃとλの絶対値に対して再生出力エンベ
ロープの良否を◎印〜×印の４段階評価で示した。第２
図の様なノイズがなく平坦な良好なエンベロープ波形を
示した時を◎印で示し、これに近いものは○印、第３図
と第４図の様な明確に小さな突起や凸部が観察される時
をΔ印、第５図と第６図の様な凸部や突起も大きく長周
期の波も観察される時をｘ印で示した。Δ印の場合は記
録再生システムやヘッド搭載方法によっては良好な形状
のエンベロープを得る可能性があるものである。第７図
より安定した均一な再生出力を得るためには１λ１≦１
Ｘ　１０′４゜好ましくはＩλ１≦７Ｘ１０−７が必要
なことが理解される。

次に磁歪定数（λ）の測定方法を支持体フィルムＦの片
面にλが正の一つの軟磁性層（Ｓ）を右する場合を例と
して、第８図〜第１２図を用いて説明する。本発明に言
う膜面内で測定される磁歪定数（λ）とは、下記の手法
で求められる値である。

（１）　　軟磁性膜（Ｓ）が磁化容易（ｅａｓｙ）軸と
磁化困難（ｈａｒｄ）軸を有するとぎは、第８図のよう
にｅａｓｙ軸を長さ方向とし雇の幅に試料を切り出す。

モしで、図示の如＜ｍＸｍの正方形に軟磁性膜（Ｓ）を
残し、他の部分を除去する。ｍは磁化特性の測定機の感
度により適当に選べばよいが、本発明ではＴｒＬ−７ｍ
とした。このような形状にするのは後述のように張力「
を膜（Ｓ）に加えながら飽和磁化特性〈Ｍ〜Ｆ１曲線）
を測定するのに都合がよいからである。

（２）第９図のようにフィルムＦに張力ｆを加えながら
Ｍ−８曲線を測定する。第９図は公知の交流Ｍ　−１−
１トレーサーの概略構成図であり、張力を加えながら測
定できる様に試料ホルダーは工夫しである。

図の１はへルムホルッコイル、２は検出コイル、３はフ
リーロール、Ｓは軟磁性膜である。

チャック４によりフィルムＦの一端を固定し、他端に張
力ｆを加えるようになっている。本図は張力ｒを加えた
方向のＭ−８曲線を測定するようになっているが、λ〉
０の場合は張力を加えた方向に直角な方向（試料の巾方
向）のＭ−ト１曲線を測定するのが好ましい。

（３）第１０図は張力ｒ　＝　０．４１＃ｒを加えなが
ら測定したｈａ　ｒｄ軸方向のＭ−８曲線である。原点
より増磁曲線に接線を引ぎ、飽和磁化（Ｍｓ　）のライ
ンとの交点を求め、交点の示す磁場をＨｋとする。

第１１図は張力ｆ＝１Ｋｙｆを加えた時のｈａｒｄ軸方
向のＭ−８曲線である。張力を大きくした時に、張力を
加えた方向に直角な方向をｈａｒｄ軸とする磁気賃方性
（Ｈｋ　”）が増大する場合がλ〉Ｏである。

（４）第１２図は、上記第１０図と第１１図に示した手
法により測定したＨｋの値を張力「に対してプロットし
たものである。

第１２図よりＨｋと「との関係の勾配（ｂ／ａ）が求ま
り、単位張力当りの）−１にの変化小を求めることがで
きる。ト１にの変１ヒ巾（△）−１にと以下に記す）は
λの大小に関与し、後述の第（６）項に示すλの１算式
に用いる。

上記第（１）項ではｅａｓｙ軸方向を長さ方向としてサ
ンプリングするとしたが、λく０の場合はｈａｒｄ軸方
向よりサンプリングし、第９図の構成でｈａｒｄ＠ｂ方
向を測定するのがよい。また無張力下で異方性（Ｈｋ　
）が非常に大きい場合は張力を加えることによるＨｋの
減少分を求めてもよい。また、面内で等方向な磁気特性
を有する時は任意の方向で測定してもよい。

以下にλの＆１算式を示す。

（５）第８図において、フィルムＦの厚さをＤｆ。

ヤング率をＥｆとし、軟磁性膜（Ｓ）の厚さをＤＳ、ヤ
ング率をＥＳとする。ｒの張力が加わることによる膜（
Ｓ）に働く応力（σ）は下記式となる。

応力（ｃｒ）　＝　（ｆ　　−Ｅｓ　）／　（Ｅｓ　−
Ｄｆ・ｍ＋Ｅｆ　・Ｏｆ−ｍ＞ 以上は膜（Ｓ）に働く応力（σ）を求める一例を示した
ものであり、歪ゲージ等を用いて応力（σ〉を求めても
よい。

（６）　　下記式により磁歪定数（λ）を求めるものと
する。

磁歪定数（λ）＝ （Ｉｓ／３）ｘ（ΔＨｋ／σ′　） ただし、ｌｓは飽和磁化［ｗｂ／Ｔｄ］、σ′は単位張
力当りの膜（Ｓ）に加わる応力［（Ｎ／Ｔｄ）／ｌ（ｇ
ｆ］、ΔＨｋは上述の単位張力当りのト１にの変化分［
（Ａ／ｕ）　／ｋｇｆ　］である。

以上述べた手法は軟質の支持材、すなわち有機高分子フ
ィルムに好適である。硬質の支持材では上記の手法に開
示されている原理に従ってλを求めることができる。ま
た、記録層が積層された状態のものでも上記（５）項に
示されている原理に従い、記録層のヤング率がわかれば
求めることができる。

軟磁性層（Ｓ）と記録層（Ｒ）のヤング率は、λに与え
る誤差は小さいのでおおよその値が判ればよい。

磁歪定数（λ）が絶対値で１×１０−６より小ざい軟磁
性層を得るには、まず軟磁性層の構成元素の組成を選べ
ばよい。しかし、公知のようにλは結晶軸の方向により
異るのが普通であり、軟磁性膜の結晶格子構造と、該膜
の結晶配向性の影響等も受ける。

よって、軟磁性膜の作製方法と作製条件に由来する膜の
微細構造を考慮しつつ組成を選択する必要がある。第１
３図にＭＯを５ｗｔ％含有するＮｉＦＯＭＯ（ＭＯパー
マロイ）におけるＮｉ含有債と磁歪定数（λ）との関係
を示した。第１３図は、スパッタリング法で作製した面
心立方結晶構造を有しく　１１１＞軸が弱く垂直配向し
た約０．２５μｍ〜０．５０μｍのＭＯパーマロイ薄膜
の一例であり。

本特許を何ら制限するものではない。

以下に実施例を示す。

［実施例］ ５０μｍ厚さの二軸配向ポリエチレンテレフタレートの
フィルムを支持体Ｆとし、該支持体上に、直流二極マグ
ネトロンスパッタ装置を用い下記の条件下でパーｖｏイ
ＩＩＦＪｓとＣｏ　Ｃｒ合金薄膜Ｒを順次積層した。

（１）装置 日型アネルバ■製、型式５ＰＦ−４３０Ｈを用いた。４
インチのターゲット３個を有し、真空中で３つの層の！
１！１層が可能である。

また、強力な永久磁石を配し、４ａｇ厚さの強磁性体タ
ーゲットのスパッタが可能な様に改造した。

ざらに、基板取付部は、下記の条件が可能な様に改造し
た。

（２）基板 上記フィルムを１６ＣＩＲ直径の円型金枠に展張し取り
付け、膜堆積中は１８ｒｐｉで回転させた。また外部よ
り直流“市位（Ｖｂ　：バイアス電圧）を印加できるよ
うになっている（バイアススパッタ法は、例えば、特開
昭５７−３４３２４号の第４図参照）。

（３）　　スパッタ条件 （３−１）パーマロイ薄膜Ｓ： Ｍ　ｏｓ、ｏｗｔ％、　Ｍｎｏ、０２ｗｔ％、　ｌ”　
ｅ１６，１ｗｔ％、残部Ｎ　＋　　＜　９９．９％純度
）の組成を有するパーマロイターゲラ１−を使用し、基
板とターゲットとの間隔５５．５１１１１１１．アルゴ
ンガス圧０，８Ｐａ　、投入電力３００Ｗａｔｔで１０
分３７秒間、基板に一１００ｖｏｌｔのｖｂ雷電圧印加
しながらスパッタした。

なお、このスパッタ条件で得られるパーマロイ１１１１
（７）　λハ５．２Ｘ　１Ｏ−７Ｆ　アッタ。

（３−２）ＣｏＣｒ合金薄膜Ｒ： Ｃｒ２０ｗｔ％、残部Ｇ　ｏ　　（９９，９％純度）よ
り成るＣｏ　Ｃｒ合金ターゲットを使用し、基板とター
ゲットとの間隔５５．５４１１１．アルゴンガス圧０．
４Ｐａ　。

投入電力ｓｏｏｗａｔｔで２分１７秒間のスパッタを行
った。スパッタ時に一７０ｖｏ　Ｉ　ｔの電圧（Ｖｂ　
）を印加した。

（４）評価結果 得られたＣｏ　Ｃｒ　／パーマロイ薄膜媒体の中心より
半径４５ｓ＋の所の静特性は下記であった。

Ｃｏ　Ｃｒ膜： 膜厚・・・０．２０μｍ 垂直方向保磁力（ＨＣＶ）・・・６８０Ｑ　ｅ実効的異
方性磁界（Ｈｋ　）　・（４，３±０．１）ｋｏｅパー
マロイＩＩＩ： 膜厚・・・０．５３μｍ 保磁力・（９＋１　）　Ｏｅ　　（Ｃｏ　Ｃｒ　ｉ！と
パーマロイ膜の積層状態で、Ｍ−Ｈｔ−レーサーを用い
評価した。） 半径４５Ｍの所を中心とし、半径方向と円周方向の２方
向より０．５インチ巾、　６０ａｍ長の長方形の試料を
サンプリングし、市販の０．５インチ巾のＶＴＲテープ
につなぎ込み下記表−１の条件で電磁変換特性を測定し
た。測定結果を表−２に示した。

表−１＝電磁変換特性の測定条件 構成を示した断面図であり、Ｆは支持体、Ｓは軟磁性層
、Ｒは記録層、Ｐは保護層である。

第２図〜第６図は再生出力エンベロープの代表的な形を
示したもので、第２図が良好な場合、第５図と第６図が
不良なものであり、第３図と第４図が両者の中間的なも
のである。

第７図は種々の軟磁性層の保磁力ＨＣと磁歪定数の絶対
値；λ１に対して、該軟磁性層を有する二層膜媒体の再
生出力エンベロープの良否を示したものである。

第８図〜第１１図は磁歪定数λを求める方法の説明図で
あり、第８図は測定サンプルの形状、第９図はＭ−Ｈト
レー９−にサンプルをセットした状態、第１０図と第１
１図は張力を加えながら測定された磁化困難軸方向のＭ
−１−１ループと１４に値の求め方を示したものである
。第１２図は張力「によるＨ　ｋの変化をプロットした
ものである。

第１３図はＭｏパーマロイにおいて、Ｎｉ含有量に対し
磁歪定数λを示したものである。

′ｌ７ｒＴ１■ ７１０図 Ｈｋ＝６１ｃＥ 才ＪＩ　ＩＪｐ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）支持体上に軟磁性層と記録層とを有する二層膜構
   造の垂直磁気記録媒体において、前記軟磁性層を膜面内
   で測定される磁歪定数（λ）が−１×１０＾−＾６以上
   １×１０＾−＾６以下であり、かつ保磁力（Ｈｃ）が３
   ０エルステッド（Ｏｅ）以下の軟磁性層としたことを特
   徴とする垂直磁気記録媒体。
2. （２）前記軟磁性層の保磁力（Ｈｃ）が１５Ｏｅ以下で
   あり、かつ磁歪定数（λ）が−７×１０＾−＾７以上７
   ×１０＾−＾７以下である特許請求の範囲第（１）項記
   載の垂直磁気記録媒体。
3. （３）前記軟磁性層がパーマロイである特許請求の範囲
   第（１）項、若しくは第（２）項記載の垂直磁気記録媒
   体。