JPS62150519A - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、垂直磁気記録媒体の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

近年、磁気記録媒体の記録密度を高めるため、媒体面に
垂直な方向への残留磁化を利用した垂直磁化記録媒体及
び垂直磁化記録方式が注目されている。

この垂直磁気記録媒体の代表的なものとして、膜面に垂
直な方向に磁化容易軸を有するＣｏ−Ｃｒ系薄膜をスパ
ッタリングにより形成して配録磁化層とするものが知ら
れている。このような垂直磁気記録媒体は、ポリイミド
、？リエチレンテレフタレート等の耐熱性の高分子フィ
ルムを基板とし、その上にｃｏ−Ｃｒ系薄膜をパッチ式
又は連続的にス・卆ツタリングで形成することによって
作製されるものであり、判にフロッピー均スクへの適用
が考えられている。尚、上記Ｃｏ−Ｃｒ系薄膜の他にＢ
ａフェライトやＳｒフェライト等のマグネトプラムバイ
ト型結晶構造を有する酸化物薄膜型媒体が垂直磁気記録
媒体に適している。

ところで、フロッピーディスクによる記録方式では、上
記媒体は一般的には３００〜６００ｒｐｍという速度で
回転し、この媒体と接触した磁気ヘッドにより電磁交換
作用を利用して、記録・再生が行なわれる。このような
フロッピーディスクにおいて、高密度記録特に線記録密
度を上げることのできる垂直磁化方式においては、媒体
と磁気ヘッドとの距離を小さくすることが必要である。

一般に平坦あるいは平坦に近いと考えられている媒体表
面の形状は、媒体と磁気ヘッドとの距離が小さい垂直磁
気記録媒体では、ミクロの形状として捉えることが必要
である。

このような観点から眺めると、非常に微細な凹凸によっ
て構成されている。これらの凹凸の形状が媒体の特性、
耐久性、ドロップアウト、線記録密度、吸着現象に大き
くかかわっている。

しかし、高記録密度用の表面形状については、極めてあ
いまいな捉え方がなされているに過ぎない。例えば表面
平均粗さＲａ　、最大突起高さＲｍ□などを規定したも
のが提案されている。即ち、表面平均粗さＲａ　、最大
突起高さＲｍａｘが測定範囲内で等しいと見做せる媒体
でも、耐久性試験を行なうと、媒体や保護膜の摩耗粉が
磁気ヘッドに堆積し、磁気ヘッドと媒体のスペーシング
を広げて記録、再生特性を悪くするばかりか、この堆積
した摩耗粉が媒体表面を傷付け、寿命時間を短くしてい
る。特に傷の付き方は、ばらつきがあり、耐久性試験を
行なってみないと判らず、媒体の信頼性を悪くする原因
となっている。

更に、高密度記録が可能な垂直磁気記録方式の実用化に
は幾つかの技術的課題がある。その中の主課題は、媒体
の磁性層表面と磁気ヘッドとの間の密着性を従来以上に
浪＜シなければならないことである。垂直磁気記録方式
では、媒体表面の凹凸によシ周波数特性の劣化や、再生
時の出力低下及び出力変動が起り易い。

しかし、余りにも平坦化してしまうと、磁気ヘッドが媒
体に吸着して、動き難くなる現象が現われてくる。この
ような相反する問題とか、従来の測定手段では捉え難い
表面の形状が特に大きくかかわってくると考えられ、垂
直磁化膜は未だ実用の段階に至っていない。

〔発明の目的〕

この発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、新規な
表面形状の表示方法によシ、最も良好な表面形状が得ら
れる垂直磁気記録媒体を提供することである。

〔発明の概要〕

一般に垂直磁気記録媒体の寿命時間を決定する大きな原
因の一つは、媒体と磁気ヘッドとの接触状態で、これに
より媒体と磁気ヘッドとの間に働く摩擦力が変化し、媒
体表面の摩耗の速度が異なってくる。

そこで、フロッピーディスクにおいて、媒体と磁気ヘッ
ドとの接触をミクロに考えてみる。

磁気ヘッドの形状として、第２図にリング形ヘッドを示
した。この磁気ヘッドにおいては、媒体と接触する部分
は５０〜８０Ｒの球状で、記録・再生を行なうためのへ
ッドギャソプ２１とイレーズギャップ２２が設けられて
いる。

一方、媒体表面の形状につい・では、媒体のうねり、そ
り、凹凸等が含オれｚ０フツツピーディスクでは、媒体
は磁気ヘッドと磁気ヘッド又は磁気ヘッドとパッドで挾
まれ、常に一定荷動を付加されているので、うねり、そ
り等の成分は除去され、凹凸成分形状が磁気ヘッドとの
接触状態を左右すると考えられる。第１図はＣｏ　−Ｃ
ｒ垂直磁化膜の表面形状からうねり、そりの成分を除去
して示したものである。

さて、媒体にｌｏｇｒのヘッド荷重を与えた場合、媒体
の表面は略直径０．１５１１Ｉ１１の円形部分で接触す
る。ヘッド荷重は媒体表面の突起が受けることになり、
この荷重を１個の突起で支えるには、数１０００　ＫＩ
ｉ／ｎ以上を必要とし、コノ突起は変形するか破壊され
る。Ｒｍａ工は、このような一番高い１個の突起の高さ
を規定しているものである。高い突起から次々に変形あ
るいは破壊され、荷重と均衡のとれる突起の数になるま
で続く。均衡のとれた時、磁気ヘッドは突起の上を摺動
し、あとは摩耗速度によって寿命が決まる。

しかし、破壊された突起、あるいは剥離した磁性層は異
物となり、媒体上に残ってスクラッチを発生させる原因
になり易い。上記の観点から、耐久性にとって好ましい
媒体の表面形状は、突起の高さが揃っていて、数多くあ
ることが必要であり、突起の先端の形状はなだらかな方
が良い０ このような媒体の形状を定量的に把握する方法として、
後述する面積率１％部分の諸元が便利である。即ち、１
チレペルでの突起の数が多い程、突起の頂部が細いこと
を示し、４００個１０、１　ｆｉ以下であることが好ま
しい。又、１％レベルと５チレペルとの高さの差でも突
起の形状を示すことができ、差が大きい程、突起の頂部
は細い。面積率が１％と５チとの高さの差は、１２０＾
以下であることが好ましい。

面積率が１チのレベルは、面積率が９９．０％レベルか
ら６００Ｘ〜４０えにあることが好ましく、６００ｉ以
上では磁気−・ラドとの間隔が大き過ぎ、４ｏ１以下に
なると、磁気ヘッドの吸着現象が現われるようになる。

次に、前述した媒体の表面形状の表示方式について説明
する。第３図は一例の垂直磁気記録媒体の表面の粗さを
示す曲線である。図中の３１で示した部分を谷と呼び、
３２で示した部分を山と呼ぶことにし、測定部分で最も
深い谷３１ｈの底を基準線とすると、媒体表面の各点は
谷３１ｈからの高さとして表わすことができる。

この粗さ曲線をある間隔で何本も測定することにより、
面としての粗さの情報を得ることができる。山３２をあ
る高さＨで媒体表面に平行に切断すると、■よりも高い
山は切断され、山３２は一定の面積を有する切１コＳが
現われる。

最も深い谷３１ｍの部分で媒体表面に平行に切断したと
きの面積を１００チとしたとき、何層にも切断したとき
の各層での切口の合計の面積率とそのときの高さ、及び
そのときの切口の数から突起の形状や、その高さ分布ま
でをも示すことができる。又、切口の合計の面積率が１
％になる高さＨ＠で切断することもできる。

今までの説明では、基準面として最も深い谷３１ｈから
の高さで表わしてきたが、この谷の深さは測定する部位
によって大きく変動する異状凹部の存在に影響される。

それ故、試料間の比較を行なう基準面としては、面積率
９９．０％のレベルが異状凹部の影響を受は難い最深部
のレベルとして適切である。面積率１％のレベルは、異
状突起に左右されない凸部の平均的な高さレベルを示す
と共に、特に耐久性等では凸部の頂点部分の形状、高さ
分布が重要であるが、この部分の形状を表示するのに適
切な部位である。

〔発明の実施例〕

以下、４つの具体的な実施例につき詳述する。

（実施例１） 表面に凹凸の度合を変えた微細加工を施した耐熱性フィ
ルムを複数用量し、凹凸表面の上にＣｏ−Ｃｒ磁性膜を
スノクノタリングにより形成し、複数の垂直磁気記録媒
体を作った。

第６図は一例の垂直磁気記録媒体の断面図を示し、耐熱
性フィルム１２上にｃｏ−Ｃｒ磁性膜１４が形成されて
、垂直磁気記録媒体１０が構成されている。

この場合、凹凸の度合は例メーば耐熱性フィルムに厚さ
７５μｍのポリイミドフィルムを使用し、０２＋入ｒの
圧力を５　Ｘ　１０　　Ｔｏｒｒとし、高周波スパッタ
リングを５分間実施し、一旦排気した後、５Ｘ１０　　
ＴｏｒｒＯＡｒ中で５分ル°ｊ高周波スノ２ツタリング
を行なう。フィルム表面の凹凸は０２分圧に依存し、０
□が多い程表面は粗になる。又、平滑な表面性を必要と
する場合は、１００Ｒの球面を持ち、≠３０００砥粒で
仕上げたコランダム製ダミーヘッドを繰返し走行させて
、所定の表面形状を得た。

そして、これらの垂直磁気記録媒体について、最深面の
面積率を１００％とした場合、面積率が１％になる高さ
Ｈ８と、面積率が９９．Ｏチになる高さの差と、相対出
力との関係を調べた。

評価した垂直磁気記録媒体は３．５インチのフロッピー
ディスクであり、磁気ヘットハリング型ヘッドを使用し
た。相対出力の基準として、上記切口の面積率１％の高
さと、面積率が９９．０チになる高さとの差が４０にの
ものを用いた。

又、垂直磁気記録媒体表面の凹凸は、Ｒ＝２μｍダイヤ
モンド触針（針圧３０　ｍ９　）を使用し、表面粗さ計
にステップモータを組合せたステージに測定試料を固定
し、触針が一定長測定すると元の位置に劣し、同時にス
テップモータによりステージを移動させて一つの試料に
つきカットオフ値０．２５１０１０．２１１１１１ｍの
範囲の粗さを測定した。

これらの測定データは順次コンビーータに入力され測定
終了後、必要な補正、例えば傾斜とかうねり成分の除去
等の措置を行なってから演算を行なわせた。

第４図に測定結果を整理して示す。横軸は面積率１チの
高さと面積率が９９．０％になる高さとの差、又、縦軸
は相対出力を示している。曲Ｋａ４は記録周波数が５０
　ＫＢＰＩ　、曲線６は記録周波数が７０　ＫＤＰＩの
場合を夫々示す。そして、切口の面積率が１％になる高
さど面積率が９９．０チになる高さとの差が６００Ｘ以
上の場合、相対出力が７０　ＫＢＰＩで０．７以下とな
り、５０　ＫＢＰＩでも４００Ｘ以上で同様になること
を示している。従って、厚さの差が望まし７くは、６０
０え以下であることが、出力及び周波数特性の観点から
好ましいと考えられる。又、４０Ｘより小さい例えば３
５にでは、ヘラ１−の吸着現象が起こった。

上述した実施例では主としで、Ｃｏ−Ｃｒを磁性層とし
た垂直磁気記録媒体について述べたが、磁性層が他の材
料であってもまい。又、Ｂａフェライト等の塗膜媒体に
も適用できる。更に、磁性層表面に保護膜を形成した場
合にも、媒体の表面の凹凸状態がこの発明で刀′、定し
た条件を満足すれば、周波数特性及び出力特性の良い垂
直磁気記録媒体が得られる。

（実施例２） 上記実施例１で述べたと同様の方法によシ、粗さの異な
るＣｏ−Ｃｒ磁性膜を有する３、５インチのフロッピー
ディスクを用意し、上記と同様の方法でこれらの垂直磁
気記録媒体についてドロップアウトの発生個数と面積率
が１チになる高さＨ８の基準面から幾つかのレベルを設
定し、基準面に平行に切断したときの切口の数、即ち基
準面よりも高い突起の数を調べた。ドロップアウトのレ
ベルは平均出力の４５’Ｓ以下とした。

第５図に測定結果を整理して示す。横軸は単位面積当り
の突起の数、又、縦軸はドロップアウトの発生個数を示
している。尚、白丸印はＨ３から８００Ｘ以上の高さを
有する突起、黒丸印は７００〜８００Ｘの範囲の高さを
有する突起、又、ｘ印はＨ８から６００Ｘを越えない高
さの突起（山）を夫々表わしている。切口の面積率が１
俤の高さＨ８の面から８００Ｘ以上の山はドロップアウ
トとの相関が大で、７００えのものでも相関があり、６
００Ｘは相関が得られない。

従って、垂直磁気記録媒体としては切口の面積率が１チ
になる部分から５ｏｏ１以上の亭さの突起は完全に除去
し、７００え以上のものもないことが好ましいといえる
。このような条件を満足する垂直磁気記録媒体では、ド
ロップアウトは殆ど発生しなかった。

尚、上述した実施例では主として、Ｃｏ−Ｃｒを磁性層
とした垂直磁気記録媒体について述べたが、磁性層が他
の材料であっ°Ｃもよい。又、Ｂａフェライト等の塗膜
媒体にも適用できる。更に、磁性層表面に保護膜を形成
した場合にも、媒体の表面の凹凸状態がこの発明で規定
した条件をＭ足すれば、ドロップアウトのない垂直磁気
記録媒体が得られる。

（実施例３） 上記実施例１で述べたと同様の方法により、粗さの異な
るＣｏ−Ｃｒ磁性膜を有する３、５インチのフロッピー
ディスクを用意［７、これらの媒体に対して、表面性、
摩耗速度、耐久性を測定した。その結果を下記の第１表
に示す。

第　　１　　表 表面の粗さは既に述べた方法により求め、摩耗速度はエ
リプソメトリ−を用い、耐久性測定前の保護層の厚さと
１００万パス経過後の保護層の厚さを測定することによ
り求めた。耐久性試験は回転数３０　Ｏｒｐｍ、ヘッド
荷重１２　ｇｒの条件で行ない、初期出力の７０％まで
出力が低下した時点を寿命時間とした。

上記第１表の結果から面積率１ｔｓのレベルと一面積率
５ｃｓのレベルの高さの差が１２０１以内であると摩耗
速度が小さく、全て３００万・９７以上の耐久性が得ら
れた。

（実施例４） 表面性の異なるポリイミドフィルム５種を有機フィルム
基板として用い、ス・ぐツタによりＣｏ−Ｃｒ　（２０
ｗｔ　％　）を０．５１ｔｒｎの厚さ形成する。

その上に保護層として５ＩＯ２をスパッタにより厚さ２
００Ｘ形成する。個々の表面性のフィルムに対して２個
ずつ計１０個のサンプルを作製した。このサンプルにつ
いて表面性、動中擦力、耐久性を測定した。結果を下記
の第２表に示す。

第　　２　　表 表面性は触針Ｒ＝２、Ｏμｍ、　Ｄ　＝　２．５　μｍ
、針圧３０　ｍｇｒの３次元粗さ測定器により０．１８
の範囲について測定した。又、動摩擦力はヘッドが取付
けられた支持板が媒体の回転平面と垂直な軸の回りにス
ムーズに回転でき、この回転角から掌擦力を読み取る動
摩擦測定器を用いた。

媒体の回転数は３００　ｒｐｍ、ヘッド荷重は１２ｇｒ
で行なった。

又、耐久性試験は、動、贋擦力測定時と同じ回転数３０
Ｏｒｐｍ、ヘッド荷重１２　ｇｒの条件で行ない、初期
出力の７０チまで出力が低下した時を寿命時間とした。

これらの結果から、面積率１チのレベルでの突起数と動
摩擦力、耐久性とは相関が得られ、上記突起数が４００
個１０．１Ａ以下である媒体は、全て３００万パス以上
の耐久性が得られた。

（実施例５） 上記実施例３では、切口の合計の面積率が１チとなるレ
ベルと５％になるレベルとの高さの差が１２０λ以内で
好結果が装られたが、切口の合計の面積率が９９％とな
るレベルと９９．９チになるレベルとの高さの差が１０
０λ以内でも、好結果が得られる。

〔発明の効果〕

この発明によれば、最も良好な表面形状が得られる。こ
の結果、従来見られた周波数特性の劣化や再生時の出力
低下及び出力変動などが解消され、信頼性が著しく向上
した。

【図面の簡単な説明】

第１図はＣｏ−Ｃｒス・母ツタ膜の表面粗さの測定例を
示す平面図、第２図はリング型磁気ヘッドを示す正面図
、第３図はこの発明の詳細な説明するための表面粗さの
測定例を示すグラフ、第４図及び第５図はこの発明の詳
細な説明実験結果の例を示す特性曲線図、第６図は一例
の垂直磁気記録媒体の断面図である。 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦ニー　　　　
　ｏ甜叫−一−−−２ 第１図 第２図 第３図 尚づＯル　（ム） 第４図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）耐熱性有機フィルム上に磁性層を有し、表面に微
   細な突起を有する垂直磁気記録媒体において、 上記媒体表面と平行に上記突起部分を切断したと仮想し
   た時、切断される切口の合計の面積率が１％であるレベ
   ルと、同様にして求めた面積率が９９．０％であるレベ
   ルとの高さの差が、４０〜６００Åであることを特徴と
   する垂直磁気記録媒体。
2. （２）上記磁性層がＣｏ合金よりなることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の垂直磁気記録媒体。
3. （３）上記磁性層がバリウムフェライトを有することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の垂直磁気記録媒
   体。
4. （４）上記磁性層上に保護層を被覆してなることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の垂直磁気記録媒体。
5. （５）上記切口の合計の面積率が１％となるレベルより
   ７００Å以上高い突起がないことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の垂直磁気記録媒体。
6. （６）上記切口の合計の面積率が１％となるレベルより
   高い突起の数が４００個／０．１ｍｍ＾２以下であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の垂直磁気記
   録媒体。
7. （７）上記切口の合計の面積率が１％となるレベルと５
   ％になるレベルとの高さの差が１２０Å以内であること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の垂直磁気記録
   媒体。
8. （８）上記切口の合計の面積率が９９％となるレベルと
   ９９．９％になるレベルとの高さの差が１００Å以内で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の垂直
   磁気記録媒体。