JPS63266627A - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、垂直磁気記録媒体に関する。

〔従来の技術〕

磁性粉とバインダーから主としてなる磁気記録層を備え
た従来の磁気記録媒体に対して、金属、酸化物または金
属と酸化物の組み合せから主としてなり、バインダーを
用いない薄膜型の磁気記録媒体が、高密度記録が可能な
ものとして精力的に検討されている。

薄膜型の磁気記録媒体を実用化する上で最も重要な問題
の１つは、耐摩耗性を向上させることである。

このためには、薄膜型の磁気記録層の上に保護層を設け
ることが有効であり、特に炭素膜を設けることが有効で
あることが示されている（例えば、特開昭５０−１３７
７０１号）。

しかし、炭素膜の中でも耐摩耗性の改良効果に差があり
、種々の炭素膜や炭素膜を含めた層構成が提案されてい
る（例えば、特開昭６１−２３３４１２号、特開昭６２
−１８６２４号）。

特開昭６２−１８６２４号公報では、金属薄膜の磁気記
録層と炭素膜の間に金属炭化物層からなる中間層を設け
、磁気記録層と炭素膜の接着力を上げ、耐摩耗性を向上
させている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の炭素膜を設けた磁気記録媒体には
次のような問題点があった。

■　磁気記録層上に単に炭素膜を設けたものでは、必ず
しも十分な耐摩耗性が得られない。

■　炭素膜と磁気記録層との間に金属炭化物層からなる
中間層を設けたものは耐摩耗性の向上は見られるものの
工程が複雑となるばかりでなく、金属炭化物層、炭素膜
層と二層構成となるため、磁気記録層上に設けた層の厚
みが増加し、媒体と磁気ヘッド間のスペーシングロスが
増加して再生出力および記録密度特性の低下をきたす。

本発明は、かかる従来技術の諸欠点に迄み創案されたも
ので、その目的は、コバルトと酸化コバルト、またはコ
バルト、鉄および／またはニッケルならびにそれらの酸
化物から主としてなる垂直磁化膜を備え、耐摩耗性が良
好で、再生出力および記録密度特性の低下がなく、しか
も低コストの垂直磁気記録媒体を提供することにある。

本発明の他の目的は、上述のような垂直磁気記録媒体を
効率よく経済的に得ることにある。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明は次の構成を有する。

すなわち、本発明は、基体上に、コバルトと酸化コバル
ト、またはコバルト、鉄および／またはニッケルならび
にそれらの酸化物から主としてなる垂直磁化膜と、炭素
膜とをこの順に積層した垂直磁気記録媒体であって、該
炭素膜中に上記垂直磁化膜を構成する元素のうち、少な
くともコバルトと酸素を含むことを特徴とする垂直磁気
記録媒体である。

本発明で使用される基体としては１、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各
種有機重合体材料が挙げられる。特にテープ、フレキシ
ブルディスクなど加工性、形成性、可撓性が重視される
場合には、有機重合体材料が適している。特に二軸延伸
されたフィルム、シート類は、平面性、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
。

本発明で用いられる基体は、垂直磁化膜などの形成に先
たち、易接着化、平面性改良、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
よい。

基体の形状は、ドラム状、ディスク状、シート状、テー
プ状、カード状などいずれでも良く、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、寸法安定性の点で、厚みは２〜５００μ
ｍ１中でも４〜２０μｍの範囲が好ましい。

本発明でいう垂直磁化膜は次のように規定される。

ＪＩＳ　　Ｃ−２５６１に示される方法により膜面方向
のヒステリシスループを測定する。

このヒステリシスループに原点から接線を引き、この接
線上の磁化の値が飽和磁化と同じになる点の外部印加磁
界の値を異方性磁界という。異方性磁界が大きい程、垂
直方向に磁化し易いことを表わす。本発明では、貸方性
磁界が２キロ工ルステツド以上のものを垂直磁化膜とす
る。

本発明の垂直磁化膜は、コバルトと酸化コバルト、また
はコバルト、鉄および／またはニッケルならびにそれら
の酸化物から主としてなる。

本発明において使用される金属の組成比は特に限定され
るものではないが、コバルトと鉄を使用する場合は、重
量比で９７〜８５：３〜１５の範囲となすのが、再生出
力の増大と磁気異方性の低下防止の点で好ましく、９５
〜９０：５〜１ｏの範囲がざらに好ましい。

またコバルトとニッケルを使用する場合は、重量比で９
７〜６０：３〜４０範囲となすのが再生出力の増大と耐
蝕性の向上の点で好ましく、９５〜７０：５〜３０の範
囲がさらに好ましい。

ざらにコバルト、鉄およびニッケルを使用する場合には
、重量を百分率で各々Ｐ、Ｑ、Ｒとした時、６５≦Ｐ≦
９８．１≦Ｑ≦１５．１≦Ｒ≦３０、Ｐ＋Ｑ＋Ｒ＝１０
０の範囲となすのが、再生出力とＳ／Ｎの増大および磁
気異方性の低下防止の点で好ましく、７５≦Ｐ≦９４、
ｌ≦Ｑ≦１０゜１≦Ｒ≦１５の範囲がさらに好ましい。

　　　゛垂直磁化膜に含まれる酸化物としてはＣｏｏ、
ＣＯ２Ｏ３、ＣＯ３Ｏ４やＦｅｏ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｆｅ３
Ｏ４、ＮｉＯなどが主なものであるが、これらのほか、
Ｃ０Ｏｘ、　ＦｅＱｙ、Ｎ　ｉＱｚ　（ｘ。

ｙ、ｚはＯから２の間の数）で表わされる非化学量論的
な亜酸化物、過酸化物も含まれていてもよい。

窒化物、水酸化物が該垂直磁化膜の磁気特性を損わない
範囲で含まれていてもよい。

また垂直磁化膜には上記コバルト、鉄、ニッケル以外の
元素や化合物、例えば銅、クロム、アルミニウム、炭素
、シリコン、バナジウム、チタン、亜鉛、マンガンや、
金属酸化物、金属窒化物、金属水酸化物などが磁気特性
を損わない範囲で谷まれていてもよい。

垂直磁化膜中には、このほか、１０〜５０体積％の空隙
（ボイド）が含まれていることが、磁気特性の点から好
ましい。

垂直磁化膜の膜厚は特に制限されないが、再生出力、平
坦性、可撓性などの点から０．０５μｍから２μｍの範
囲が良く、中でも０．１μｍから０．５μｍの範囲が最
も好ましい。

かかる垂直磁気記録媒体は、例えば第２図に例示するよ
うな反応性真空蒸着装置を使用して製造される。すなわ
ち、第２図において、長尺フィルム状基体１０を支持移
動できる基体巻き出し軸１、基体支持ドラム２および基
体巻き取り軸３などの基体走行系を備えた真空槽４を排
気口９より１×１０−５トール以下に排気する。次いで
酸素と窒素が１０：９０の混合ガスを０．５０．／分の
流量でバルブ８より導入する。次いで蒸発源５よりコバ
ルトを蒸発させ、ドラム２にそって移動する基体上にコ
バルトおよび酸化コバルトから主としてなる垂直磁化膜
を、約５μｍ／分の速さで約３０００人の厚さに付着さ
せる。

６および７は蒸発源から蒸発される金属蒸気の基体への
入射角度を規制するための遮蔽板で、基体への入射開始
点と入射終了点における入射蒸気と基体の法線とがなす
角度が４５°以下となるように設置される。１１および
１２は遮蔽板６．７の各上面の中間側所定位置と基体支
持ドラム２どの間に設けられた隔壁で、基体支持ドラム
２、両隅壁１１．１２および遮蔽板６．７によって囲ま
れる空間に、酸素を含む混合ガスを導入することによっ
て部分酸化した１１１ｇを得ることができる。

基体と垂直磁化膜の間には垂直磁化膜の磁気特性向上、
耐食性向上、接着力向上などの目的で下地層を一層ある
いは複数層積層させることができる。特に下地層として
軟磁性層を設けることは、記録・再生感度を上げるため
に大きな効果があり、好ましい。

本発明においては、かかる垂直磁化膜の上に炭素膜が積
層される。

本発明においては該炭素膜を、炭素と、垂直磁化膜を構
成する元素のうち、少なくともコバルトと酸素を含むよ
うに構成することが重要であり、これにより単純で安価
な構造でありながら、垂直磁気記録媒体の耐摩耗性を向
上させることができる。

炭素膜中に含まれる、垂直磁化膜構成元素は、耐摩耗性
向上効果の点から、炭素膜の膜厚方向仝休にわたって存
在していることが望ましい。またその濃度としては、垂
直磁化膜構成元素のうち、少なくともコバルトと酸素の
濃度が炭素膜の表面側で低く、内方側（！！直磁化膜側
）はど高くなるような分布をもつことが、媒体の摩擦係
数を下げることができ、更に耐摩耗性を向上させること
ができるため好ましい。

炭素膜の表面に存在する垂直磁化膜構成元素の検出は、
オージェ電子分光分析（ＡＥＳ＞や二次イオン質量分析
（ＳＩＭＳ＞などで行なうことができる。

この炭素膜表面の測定において、垂直磁化膜を構成する
元素のうち、少なくともコバルトが測定されることが重
要であり、炭素膜表面を構成する酸素を除く全原子中に
占める、酸素を除く垂直磁化膜構成元素の合計の割合が
、原子個数で２〜３０％の範囲であることが、媒体の耐
摩耗性向上と摩擦係数の低下のために好ましい。より好
ましくは３〜２０％である。

炭素膜中に存在する垂直磁化膜を構成元素の膜厚方向の
分布は、ＡＥＳやＳＩＭＳとイオンエツチングを組み合
せることにより測定することができる。この場合、表面
の汚染や吸着による酸素の存在を考慮する必要がないの
で、垂直磁化膜を構成する元素の中に酸素原子も含めて
測定評価する。

炭素膜の膜厚は、十分な耐摩耗性を実現し、かつ垂直磁
化膜と磁気ヘッドの距離が離れることによるスペーシン
グロスを小さく押えるために、５０〜５００大の範囲が
好ましく、ざらに７０〜３００人の範囲が好ましい。

炭素膜の表面に耐食性向上や耐摩耗性向上の目的で他の
保Ｗ！膜や潤滑膜を積層することはスペーシングロスを
大きく増大させない範囲で適宜許される。

本発明の炭素膜の製造法の一例を以下に示すが、これに
限定されるものではない。

第３図は、スパッタ方式による炭素膜の製造装置を例示
するもので、これは基体ホルダー１４上に基体を設置し
、炭素板をターゲラ下１３として真空槽４内に配置する
。排気口９より真空槽を例えば１　Ｘ　１０−６トール
まで排気し、次いでパルプ８より不活↑１ガスの単独ま
たは不活性ガスを主体とした混合ガス、例えばアルゴン
と水素が体積比で９二１の混合ガスを真空槽内に導入し
、真空槽内を２Ｘ１０”３トールとする。

次いで炭素ターゲット１３に負電圧を印加してグロー放
電を起こし、ターゲットをイオンで衝撃して炭素をはじ
き出し、基体上に炭素を凝着させることにより本発明の
炭素膜が形成される。この時、基体ホルダーおよび／ま
たは基体に負バイアスを印加することが本発明の炭素膜
を得るために重要である。バイアス条件としては−５０
０Ｖ　ｂｓら一５Ｖの範囲が好ましく、より好ましくは
一３００ｖから一１０Ｖの範囲が望ましく、最も好まし
くは一３００Ｖから一２０Ｖの範囲である。

炭素膜中の垂直磁化膜構成元素の種類は、垂直磁化膜の
組成や上述のごとき製造条件を選択することにより適宜
設定できる。

またその量の調整は、例えばバイアス条イ１を調整する
ことによりコントロール可能でおる。

垂直磁化膜および炭素膜は、基体の膜面、両面のいずれ
に形成してもよい。

本発明の炭素膜の、製造法の他の例は、後述の実施例２
において第４図を用いて説明する。

〔発明の効果〕

本発明は、コバルトと酸化コバルト、またはコバルト、
鉄および／またはニッケルおよびこれらの酸化物から主
として成る垂直磁化膜上に形成した炭素膜が、該炭素膜
中に垂直磁化膜構成元素のうち、少なくともコバルトと
酸素を含んでいるようにしたので、磁気記録媒体として
の耐摩耗性を改善することができたものである。

この作用の詳細は不明であるが、垂直磁化膜と炭素膜が
より一体化されたことと、一体化されてもなおかつ低い
摩擦係数を維持できたこと、さらには炭素膜表面の表面
自由エネルギーが垂直磁化膜を構成する元素の存在によ
って増加して、潤滑剤や他の保護膜との接着力が向上し
たことが原因と推察される。

また本発明は、製造工程を増すことかないので、炭素膜
を保護膜として備えた磁気記録媒体を経済的に効率よく
得ることができる利点がある。

本発明で得られる垂直磁気記録媒体はテープ、シート、
カード、ディスク、ドラムなどの形状にて、オーディオ
、ビデオ、デジタル信号などの磁気記録用途に広く用い
ることができる。

（特性の測定方法・評価基準） ■　垂直磁化膜の測定 ＪＩＳ　　Ｃ−２５６１に示される方法により膜面方向
のヒステリシスループを測定する。ヒステリシスループ
の飽和点の磁化の値を飽和磁化という。このヒステリシ
スループに原点から接線を引き、この接線上の磁化の値
が飽和磁化と同じになる点の外部磁界の値を異方性磁界
（１−１ｋ＞という。

本発明ではＨｋが２キロ工ルステツド以上のものを垂直
磁化膜とする。

測定には、試料撮動式磁力計（理研電子（株）製、ＢＨ
Ｖ−３０）を使用した。

■　耐摩耗性試験 試料に弗化炭素系の潤滑剤を約５０人塗布した後、３．
５インチ径のマイクロフロッピーディスり形状に打ち俵
き、センターハブを取り付はハードケースに収め測定試
料とする。

市販の片面型、回転数６０Ｏｒｐｍの３．５インチ径の
マイクロフロッピーテイスクドライブに測定試おｌをか
け、ヘッドと３００回転摺動させた俊、記録周波数１２
５ＫＨ２で測定し試料に記録する。この直後の再生電圧
をＶｏとし、再生電圧がＶｏの７０％に低下したときま
での囲動回数で耐摩耗性を評価した。

■　炭素膜表面および膜厚方向の組成分析試料表面をオ
ージェ電子分光分析（ＡＥＳ＞により組成分析し、次い
でアルゴンイオンで試料をエツチングしながらＡＥＳで
組成分析し、膜厚方向の組成分析を行なった。ＡＥＳに
は日本電子（株）製ＪＡＭＰ−１０３を用いた。元素の
濃度は全構成原子に対する原子％で表わす。

表面分析時は、吸着や酸化による酸素が検出されるので
、表面分析では酸素は対象から除き、酸素を除く全構成
原子に対する垂直磁化膜を構成する酸素以外の原子の濃
度を原子％で表わす。

〔実施例〕

実施例１ 第２図の装置を用い、蒸発源５にコバルトを充填した。

蒸発源には電子ビーム加熱器を使用し、基体は、二輪延
伸した厚さ５０μｍのポリエチレンテレフタレートフィ
ルムとした。

真空槽内を１Ｘ１０’トール以下に排気した後、バリア
プルリークバルブ８より酸素と窒素の混合ガス（体積比
が１０　：　９０）を、０．６Ｑ／分の速さで導入した
。次いで蒸発源よりコバルトを蒸発させ、ドラム２にそ
って移動する基体上にコバルトおよび酸化コバルトから
主として成る垂直磁化膜を、約５μｍ／分の速さで約３
０００大の厚さに付着させた。

同様にして基体のもう一方の面にも垂直磁化膜を付着さ
せた。

得られ垂直磁化膜の異方性磁界Ｈｋは４．５キロエルス
テツドであった。

次に上記垂直磁化膜をシート状にカットし、第３図に示
したスパッタ装置の基体ホルダー１４上に取り付けた。

真空槽内を２　Ｘ　１０−’トール以下に排気した後、
バルブ８よりアルゴンと水素が体積比で９０　：　１０
の混合ガスを１ＣＣＺ分の速さで導入した。次いで炭素
ターゲット１３に電圧を印加しグロー放電を起こしスパ
ッタにより該垂直磁化膜上に炭素膜を約３０００大分の
速さで約２００人の厚さに付着させた。このとき、基材
ホルダー１４には、電源１７により一１００■のバイア
ス電圧を印加した。同様にして他方の垂直磁化股上にも
炭素膜を付着させた。

得られた炭素膜の表面をＡＥＳで測定したところ、Ｃと
Ｃｏが検出され、ＣＯは６原子％であった。また試料を
エツチングしながらＡＥＳで深さ方向の組成プロフィル
を測定したところ、第１図に示すように炭素膜中に含ま
れるｃｏ、ｏｗｔ子は、炭素膜の膜厚方向全体にわたっ
て存在し、かつ炭素膜の垂直磁化膜側で高′ａ度に、炭
素膜表面側はど濃度が低くなっていた。

次に得られた試料の両面に潤滑剤を塗布しマイクロフロ
ッピーディスク形状に組み立て、耐摩耗性試験を行なっ
たところ、第１表に示すごとく、１０００万パス以上の
優れた耐摩耗性を示した。

比較例１ 実施例１と同様ににしてポリエチレンテレフタレートフ
ィルムの両面に垂直磁化膜を形成した。

次いで、基体ホルダーを接地電位にした以外は実施例１
と同様にして炭素膜を垂直磁化膜上に形成した。

炭素膜表面をＡＥＳで測定したところ、Ｃｏは検出され
なかった。また１ｑられた試料について耐摩耗性試験を
行なったところ、第１表に示すごとく、１３０万パスと
耐摩耗性はあまり良好ではなかった。

実施例２ 実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィ
ルムの両面に垂直磁化膜を形成した。

この垂直磁化膜をシート状１５にカットし、第４図に示
すようなプラズマ化学蒸着装置の基体ホルダー１４−上
にＳ着して炭素膜を形成した。

なお第４図の装置において、１４′は一方の電極を構成
する基体ホルダー、１８は電極１４′に対向して設けら
れた他方の電極、２０は高周波電源で、該高周波電源の
２本の端子のうち、１本は電極１８と接続されており、
他方の端子はコンデンサ１９を介して電極１４′に接続
させることにより基体をカソード側になすことができる
。２１はフローコントローラーである。

まず真空槽４内を１Ｘ１０’トール以下に排気した後、
フローコントローラー２１を通してエチレンと水素が体
積比で１：２５の混合ガスを１５０ｃｃ／分の速さで導
入した。次いで、高周波電源２０より１３．５Ｍ１−１
２の周波数を印加し電極間にプラズマを発生させ、垂直
磁化膜上に約６０人／分の速さで約２００人の厚さに炭
素膜を付着させた。

得られた試料の表面をＡＥＳで測゛定したところ、Ｃと
Ｃｏが検出され、ＣＯの濃度は４原子％であった。

また得られた試料について耐摩耗性試験を行なったとこ
ろ、第１表に示すように１０００万パス以上の優れた耐
摩耗性を示した。

比較例２ 実施例１と同様にしてポリエチレンテレフタレートフィ
ルムの両面に垂直磁化膜を付着゛させた。

次に、第４図に示した装置で、コンデンサー１９を電極
１８と高周波電源２０との間に移して基体が７ノード側
になるようにした以外は、実施例２と同様にして炭素膜
を付着させた。また同様に基体のもう一方の垂直磁化膜
上にも炭素膜を形成させた。

得られた炭素膜の表面をＡＥＳで測定したところ、ＣＯ
は検出されなかった。また得られた試料について耐摩耗
性試験を行なったところ、第１表に示すごとく、８０万
バスであり、耐摩耗性はあまり良くなかった。

実施例３ 蒸発源５にコバルト、ニッケルおよび鉄が重量比で、８
０：１７：３の合金を充填した以外は実施例１と同様に
して、垂直磁化膜を形成させた。

次いで、実施例１と同様にして各垂直磁化膜上に順次炭
素膜を形成させた。

得られた試料の表面をＡＥＳで測定したところ、Ｃｏと
Ｎｉが検出され、Ｇｏは４原子％、Ｎｉは１原子％であ
った。

また得られた試料を耐摩耗性試験したところ、第１表に
示すように１ｏｏｏ万パス以上の優れた耐摩耗性を示し
た。

第１表 ＊ＣｏとＮｉ原子の合計

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る垂直磁気記録媒体の炭素膜の深さ
方向の組成分１５を例示する説明図、第２図は本発明の
垂直磁化膜を製造する装置の一例を示す概略図、第３図
および第４図はそれぞれ本発明の炭素膜を製造する際、
使用される装置の一例を示す概略図である。 ５：蒸発源、　１０．１５：基体、 １３：炭素ターゲット、１４：基体ホルダー、１４′二
基体ホルダー（電極）、 １５：垂直磁化膜、　１８：電極、 １９：コンデンサー、２０：高周波電源。 特許出願人　　東　し　株　式　会　社第１図 第２図 笛４１園

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体上に、コバルトと酸化コバルト、またはコバ
   ルト、鉄および／またはニッケルならびにそれらの酸化
   物から主としてなる垂直磁化膜と、炭素膜とをこの順に
   積層した垂直磁気記録媒体であって、該炭素膜中に上記
   垂直磁化膜を構成する元素のうち、少なくともコバルト
   と酸素を含むことを特徴とする垂直磁気記録媒体。