JP2004220639A - Magnetic recording medium - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic recording medium in which electromagnetic conversion characteristics, running stability and running durability are improved. <P>SOLUTION: A magnetic layer 2 whose film thickness is equal to 20 nm or more and equal to 50 nm or less is formed on a nonmagnetic supporting body 1 by slanting vapor deposition. A protrusion is formed on the magnetic layer formed surface of the body 1. In the medium, S=äw+(d/tanθ)}/h is made equal to 10 or more and equal to 20 or less where h stands for the height of the protrusion, w is the width of the protrusion, θ stands for the angle between the body 1 and the average growth direction of magnetic particles constituting of the magnetic layer and d is the film thickness of the layer 2. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は高密度記録の磁気記録媒体に関するものであり、特に、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）や巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）を用いたシステムに適用した場合において、走行安定性、耐久性、および電磁変換特性に優れた磁気記録媒体に係る。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録媒体においては、高密度記録化が益々要求されるようになってきている。特に最近では、さらなる高密度記録化を達成するために記録信号の再生用磁気ヘッドについて、従来の誘導型ヘッドに代わりより高感度な磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）や巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＧＭＲ）が適用されるようになってきており、これらはハードディスクだけではなく、いわゆる磁気テープに対しても応用されるようになってきている（例えば、特許文献１〜６参照。）。
【０００３】
このような高感度磁気ヘッドを用いる場合、磁気記録媒体の磁化量が大きすぎると、磁気ヘッド出力が飽和してしまい電磁変換特性の低下を来たすため、磁性層のより一層の薄層化を図ることにより磁化量を磁気ヘッドに最適な大きさにする方法が採られている。
特に、強磁性金属材料を非磁性支持体上に蒸着して磁性層を形成する、いわゆる蒸着テープにおいては、磁性層の膜厚の制御が容易かつ確実であることから、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッドに好適である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１５７７２９号公報
【特許文献２】
特開平１１−２１６８２３号公報
【特許文献３】
特開平１１−２１６８２４号公報
【特許文献４】
特開平５−２０６６４号公報
【特許文献５】
特開平９−１２３３７７号公報
【特許文献６】
特開平９−３１４７６０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようなテープストリーマにおいては、再生出力の向上を図るために、磁気ヘッドと磁気テープとの間の距離、いわゆるスペーシングを小さくすることが好ましいと考えられており、磁気テープの表面は鏡面化が進んでいるが、一方においては表面が鏡面化するに従って、走行時において磁気テープと磁気ヘッドとの間に働く摩擦力が大きくなり、貼り付きが生じて磁気テープのスムーズな走行が困難となるおそれがあるという問題がある。
【０００６】
このような問題に鑑みて、磁気テープの表面には、通常ＳｉＯ_２フィラーや有機フィラー等からなる無数の微小突起が設けられており、これらの微小突起によって接触面積を小さくし、摩擦の低減化を図っている。
【０００７】
しかしながら、磁気ヘッドが磁気テープと接触した状態で走行すると、磁気ヘッドの摺接面が磁気テープ表面の微小突起によって磨耗することとなり、特に、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッドのような高感度磁気ヘッドは、従来のインダクティブ型磁気ヘッドに比較して、磨耗に対する許容量が小さい。よって磁気ヘッドの耐久性を向上させるために、磁気テープの表面性を充分に検討することが必要となってきた。
【０００８】
そこで本発明においては、上述した問題に鑑みて、特に磁気テープ型の磁気記録媒体の表面性について検討を行い、特にＭＲヘッドやＧＭＲヘッドのような高感度磁気ヘッドに好適な磁化量を有し、かつ走行安定性、走行耐久性等の種々の特性をいずれも満足し得る磁気記録媒体を提供することとした。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気記録媒体は、長尺状の非磁性支持体上に、斜方蒸着により形成されてなる膜厚２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の金属薄膜型の磁性層を有し、磁気抵抗効果型磁気ヘッド又は巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドによって記録信号の再生がなされるものであって、非磁性支持体の磁性層形成面には、突起が形成されてなり、この突起の高さをｈ、突起幅をｗとし、磁性層を構成する金属磁性材料粒子の平均成長方向と非磁性支持体面とのなす角度をθ、磁性層の膜厚ｄとしたとき、Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈが、１０以上２０以下となるものとする。
【００１０】
本発明によれば、磁性層の膜厚および表面形状を上記のように特定したことにより、特に高感度磁気ヘッドを適用した場合に、優れた電磁変換特性を有し、かつ走行安定性、走行耐久性等の種々の特性をいずれも満足し得る磁気記録媒体が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の磁気記録媒体について図を参照して具体的に説明するが、本発明は以下に示す例に限定されるものではない。
【００１２】
図１に本発明の磁気記録媒体の一例の概略断面図を示す。
磁気記録媒体１０は、非磁性支持体１上に、金属磁性薄膜よりなる磁性層２、保護層３、および潤滑剤層４が順次形成されてなり、磁性層２形成面側とは反対側に、バック層５が形成された構成を有している。
【００１３】
非磁性支持体１としては、通常、磁気テープ用の基体として用いられている公知の材料をいずれも適用できる。例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン類、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテート等のセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等のプラスチック類等が挙げられる。
【００１４】
本発明の磁気記録媒体１０においては、図２の拡大概略図に示すように、非磁性支持体１の磁性層２形成面側に、高さがｈ、突起幅がｗとする微小な突起７が形成されているものとする。
突起７は、バインダー樹脂およびフィラー等を含有する塗料をコーティングしたり、微粒子含有フィルムを貼付したりすることによって、微細な突起が形成することができる。
バインダー樹脂には、例えば水性ポリエステル樹脂、水性アクリル樹脂、水性ポリウレタン樹脂等が適用でき、フィラーとしては、耐熱性ポリマーからなる粒子、二酸化ケイ素、炭酸カルシウム等が適用できる。
【００１５】
磁性層２は強磁性金属材料を用い、部分酸化型の金属磁性膜として形成するものとし、単層膜であっても多層膜であってもよい。
磁性層２を形成する強磁性金属材料としては、従来公知の金属の単体、あるいは複合体をいずれも使用することができ、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の強磁性金属、ＣｏＮｉ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏＮｉ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔ、ＣｏＰｔＢ、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔＴａ等の各種合金、あるいはこれらに一種類あるいは二種類以上のその他の元素を含有させたものが挙げられる。
【００１６】
磁性層２は、略真空下で金属磁性材料を加熱蒸発させ、非磁性支持体１上に所定の角度をもって斜めに被着させる真空蒸着法によって形成する。
図３に磁性層２を成膜する蒸着装置１００の一例の概略構成図を示す。
この蒸着装置１００においては、排気口２１、２２から排気されて、１×１０^−２〜１×１０^−６Ｐａの略真空状態となされた真空室１１内に、送りロール１３と巻き取りロール１４とが設けられており、これらの間に非磁性支持体１が順次走行するようになされている。
【００１７】
これら送りロール１３と巻き取りロール１４との間において、非磁性支持体１が走行する途中には、冷却キャン１５が設けられている。この冷却キャン１５には、冷却装置（図示せず）が設けられ、周面を走行する非磁性支持体１の温度上昇による熱変形等を抑制している。
【００１８】
非磁性支持体１は、送りロール１３から順次送り出され、さらに冷却キャン１５周面を通過して巻き取りロール１４に巻き取られるようになされている。
なお、ガイドロール１６および１７により非磁性支持体１には、所定のテンションがかけられ、円滑に走行するようになされている。
【００１９】
真空室１１内には、冷却キャン１５の下方にルツボ１８が設けられており、ルツボ１８内には、金属磁性材料よりなる成膜材料１９が充填されている。
一方、真空室１１の側壁部には、ルツボ１８内に充填された成膜材料１９を加熱蒸発させるための電子銃２０が設けられている。この電子銃２０は、これより放出される電子線Ｂが、ルツボ内１８内の成膜材料１９に照射されるような位置に配置されている。そして、この電子線Ｂの照射によって蒸発した成膜材料１９が非磁性支持体１の表面に被着するようになされている。
【００２０】
また、冷却キャン１５とルツボ１８との間であって、冷却キャン１５の近傍にはシャッター２３が、冷却キャン１５の周面を走行する非磁性支持体１の所定領域を覆う形で配置されており、このシャッター２３により、蒸発した成膜材料１９が非磁性支持体１に対して所定の入射角度範囲で斜めに蒸着するようになされている。
【００２１】
さらに、磁性層２の蒸着に際し、真空室１１の側壁部を貫通して設けられている酸素ガス導入管２４により、非磁性支持体１の表面に酸素ガスが供給されるようになされ、磁性層２の磁気特性、耐久性、および耐候性の向上が図られている。
【００２２】
なお、本発明においては、磁性層２の膜厚を２０〜５０ｎｍであるものとした。これにより、再生用の磁気ヘッドとしてＭＲヘッドやＧＭＲヘッドのような、高感度磁気ヘッドを適用した場合にも、磁気ヘッドの飽和が回避でき、これによる電磁変換特性の劣化および再生出力の低下が防止される。
【００２３】
図４に、図２に示した表面形状を有する非磁性支持体１上に、磁性層２を斜方蒸着した成膜状態を示す。
磁性層２の膜厚および成膜状態は断面のＴＥＭ写真によって測定及び観察できる。ＴＥＭ写真により金属磁性材料粒子が成長していくカラム構造を観察すると、カラムは磁性層２の下層から上層に向かって成長する方向角が変化していくが、カラム成長の起点と終点とを結んだ線、すなわち矢印Ａ方向を金属磁性粒子の平均成長方向とする。
非磁性支持体１上には予め、高さｈ、幅ｗの突起７が形成されているので、上述した斜方蒸着によって、金属磁性材料粒子の平均成長方向の角度をθ（図４中矢印Ａ方向と非磁性支持体１の面との成す角度）として、膜厚ｄの磁性層２を形成すると、磁性層２の表面における突起７ａの幅（ｗｔ）は、磁性材料の蒸着による増加分（ｄ／ｔａｎθ）が加算されて、｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝となる。また、磁性層表面の突起７ａの高さについては、非磁性支持体１上に形成した突起７の高さｈが反映されるので、磁性層表面において高さｈの突起が突出形成される。
本発明においては、この磁性層成膜後における表面形状について特定することとし、磁性層表面の突起７ａの幅と高さの比、Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈが、１０以上２０以下となるものとした。
【００２４】
磁性層２上には、良好な耐蝕性および走行耐久性を確保するために保護層３を形成する。この保護層３は例えば硬質カーボン膜よりなるものとし、いわゆるダイヤモンドライクカーボン膜であるものとする。
保護層３は、例えばプラズマＣＶＤ連続膜形成装置を用いてＣＶＤ法によって形成することができる。すなわち、真空容器中に炭化水素ガス、あるいは炭化水素と不活性ガスとの混合ガスを導入し、１０Ｐａ〜１００Ｐａ程度の圧力に保持した状態で放電させて、炭化水素ガスのプラズマを発生させて膜形成を行う。
なお、放電方式としては、外部電極方式、内部電極方式のいずれでもよく、放電周波数については、実験的に設定することができる。また、磁性層が形成されている面に配された電極に３ｋＶ以下程度の電圧を印加することにより、保護層３の硬度を高くすることができ、磁性層２との密着性の向上を図ることができる。
【００２５】
原料ガスとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、エチレン、アセチレン、プロペン、ブテン、ペンテン、ベンゼン等を適用することができ、これらの炭化水素ガスは単体、または複合状態で用いることができ、また、プラズマ生成時には、炭素化合物の分解を促進するためのガスとして、Ａｒ，Ｎ_２ 等の非炭化水素ガスが導入されていてもよい。
【００２６】
このような炭素化合物をプラズマ中で分解して成膜するＣＶＤ法は、耐磨耗性、耐蝕性、表面被覆率に優れ、平滑な表面形状と高い電気抵抗率をもつダイヤモンドライクカーボン膜を、極めて薄層に安定して成膜することができる。
【００２７】
磁気記録媒体１０においては、必要に応じて磁性層２上に潤滑剤層４を形成したり、磁性層２の形成面側とは反対側にバック層５を形成してもよい。
潤滑剤層４は、パーフルオロカルボン酸、パーフルオロアルキルスルホン酸、パーフルオロポリエーテル等、従来公知の材料を用いて形成することができる。
バック層５は、無機粉末と結合剤樹脂とを有機溶媒に混合分散させた塗料を塗布することによって形成できる。
【００２８】
【実施例】
次に、本発明の磁気記録媒体について具体的な例を挙げて説明するが、本発明の磁気記録媒体は、以下の例に限定されるものではない。
【００２９】
〔実施例１〕
非磁性支持体１として、厚さ６．０μｍのポリエチレンテレフタレートフィルムを用意した。
非磁性支持体１上に、高さｈが１５ｎｍ、幅ｗが２００ｎｍの突起７を、密度５０００万個／ｍｍ^２程度となるように形成した。
次に、図３に示したような蒸着装置を用いて斜方蒸着法により、酸素ガスを少量導入しながらＣｏを被着させ、磁性層２となる金属磁性薄膜を、膜厚５０ｎｍに形成した。
このときの磁性層を構成する金属磁性材料粒子の平均成長方向と非磁性支持体１の面とのなす角度θは約６０°であった。
次に、磁性層２上にエチレンとアルゴンの混合ガスの高周波プラズマにより、電極と、磁気記録媒体原反自身を対向電極として、原反に１．５ｋＶの直流電圧を印加し放電を行い、磁性層２上に膜厚約１０ｎｍのカーボン保護層３を形成した。
次に、磁性層形成面とは反対側の面に、カーボン及びポリウレタン樹脂よりなる膜厚０．５μｍのバック層５を形成した。
さらに、パーフルオロポリエーテルをヘキサン溶媒に溶解させた潤滑剤を、保護層３上に塗布量が５ｍｇ／ｍ^２となるように塗布し、潤滑剤層４を形成した。
最後に、８ｍｍ幅に裁断してサンプルの磁気テープを作製した。
上述のようにして得られた磁気テープの磁性層２側の表面の突起７ａの幅と高さの比（Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈ）は１５であった。
【００３０】
〔実施例２〕
非磁性支持体上に、高さｈが２５ｎｍ、幅ｗが２００ｎｍの突起７を形成した。磁性層２の膜厚ｄを１００ｎｍとした。
磁性層２側の表面の突起７ａの幅と高さの比（Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈ）は１０であった。
その他の条件は、上記実施例１と同様としてサンプル磁気テープを作製した。
【００３１】
〔実施例３〕
非磁性支持体上に、高さｈが１０ｎｍ、幅ｗが１８０ｎｍの突起７を形成した。磁性層２の膜厚ｄを２５ｎｍとした。
磁性層２側の表面の突起７ａの幅と高さの比（Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈ）は２０であった。
その他の条件は、上記実施例１と同様としてサンプル磁気テープを作製した。
【００３２】
〔比較例１〕
非磁性支持体上に、高さｈが２５ｎｍ、幅ｗが２００ｎｍの突起７を形成した。磁性層２の膜厚ｄを５０ｎｍとした。
磁性層２側の表面の突起７ａの幅と高さの比（Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈ）は９であった。
その他の条件は、上記実施例１と同様としてサンプル磁気テープを作製した。
【００３３】
〔比較例２〕
非磁性支持体上に、高さｈが１０ｎｍ、幅ｗが１８０ｎｍの突起７を形成した。磁性層２の膜厚ｄを５０ｎｍとした。
磁性層２側の表面の突起７ａの幅と高さの比（Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈ）は２１であった。
その他の条件は、上記実施例１と同様としてサンプル磁気テープを作製した。
【００３４】
〔比較例３〕
非磁性支持体上に、高さｈが１５ｎｍ、幅ｗが２００ｎｍの突起７を形成した。磁性層２の膜厚ｄを１５０ｎｍとした。
磁性層２側の表面の突起７ａの幅と高さの比（Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈ）は１９であった。
その他の条件は、上記実施例１と同様としてサンプル磁気テープを作製した。
【００３５】
〔比較例４〕
非磁性支持体上に、高さｈが１０ｎｍ、幅ｗが２００ｎｍの突起７を形成した。磁性層２の膜厚を１０ｎｍとした。
磁性層２側の表面の突起７ａの幅と高さの比（Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈ）は１４であった。
その他の条件は、上記実施例１と同様としてサンプル磁気テープを作製した。
【００３６】
上述のようにして作製した実施例１〜３、比較例１〜４のサンプル磁気テープについて、特性を評価した。
〔評価方法〕
所定の恒温槽中の環境条件を下記のように設定した。
温度：２５℃
湿度：５０％ＲＨ
恒温槽中で、上記各サンプル磁気テープを図５の概略構成図に示すような改造した８ミリテープドライブ装置５０を用いて、送りロール５１と巻き取りロール５２との間を、矢印Ｂ方向に１０００パス走行させ、テープ走行途中に配置されたヘッドドラム５３に搭載された磁気ヘッド５４により信号再生を行った。
このときの磁気ヘッド５４の磨耗量、再生出力、および摩擦についての評価を行った。
【００３７】
磁気ヘッドの磨耗量については、実施例１のサンプル磁気テープを用いた場合の値を基準値とし、この基準値の２倍以上の磨耗量があった場合を×とし、２倍未満であったものを○とした。
再生出力については、初期の再生出力と走行後の出力のレベルダウン量を測定した。初期の再生出力は、走行開始時におけるノイズレベルと出力の差を計算し、実施例１を基準値として、この値との差をｄＢで表した。また、走行後のレベルダウン量は、上記のように１０００パス走行後におけるノイズレベルと出力の差を計算し、各実施例及び比較例の初期値の再生出力と走行後の再生出力との差をｄＢで表した。
摩擦については、実用上問題がなく１０００パス走行した場合を○、摩擦大により走行不可となったり、走行停止前になったりした場合を×として評価した。
【００３８】
各サンプル磁気テープの構成と、磁気ヘッドの磨耗量と再生出力の測定結果および、摩擦についての評価結果を下記表１に示す。
【００３９】
【表１】

【００４０】
表１に示すように、磁性層の膜厚ｄを２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下とし、非磁性支持体１表面の突起７の高さをｈ、突起幅をｗ、磁性層２を構成する金属磁性材料粒子の平均成長方向と非磁性支持体面との成す角度をθとしたときに、Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈが、１０以上２０以下となるものとした実施例１〜３においては、初期および走行後のいずれにおいても実用上充分な再生出力が得られ、出力低下の抑制が図られた。また磁気ヘッドの磨耗評価および磁気テープとの摩擦による走行性の評価についても良好な結果が得られた。
すなわち、本発明によれば、走行安定性、走行耐久性に優れ、特に高感度磁気ヘッドに好適な磁化量を有し、優れた再生特性を有する磁気記録媒体が得られる。
【００４１】
比較例１においては、非磁性支持体１表面に形成した突起７の高さｈが高すぎ、磁気テープの表面において突起が先鋭化してしまい、磁気ヘッドの磨耗量が大きくなった。
【００４２】
比較例２においては、非磁性支持体１の表面に形成した突起７の高さｈが低すぎ、磁気テープの表面が平滑化し、磁気テープの摩擦が上昇し、磁気テープがヘッドドラムに貼り付き、走行状態が悪化した。
【００４３】
比較例３においては、磁性層２の膜厚ｄが厚すぎ、磁気ヘッドが飽和してしまい、電磁変換特性が劣化し、再生出力が低下した。
【００４４】
比較例４においては、磁性層２の膜厚ｄが薄すぎ、充分な磁化量が確保できず、再生出力が低下した。
【００４５】
【発明の効果】
本発明の磁気記録媒体によれば、磁性層の膜厚を数値的に特定し、さらに表面形状に関して検討を行い、これについて、非磁性支持体表面の突起の高さをｈ、突起幅をｗ、磁性層を構成する金属磁性材料粒子の平均成長方向と非磁性支持体面との成す角度をθ、磁性層の膜厚ｄとしたとき、Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈが１０以上２０以下であるものと特定したことにより、特に高感度磁気ヘッドを適用した場合に、優れた電磁変換特性が得られ、長時間走行後における再生出力低下が回避され、かつ走行安定性、走行耐久性等の種々の特性の向上を図ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気記録媒体の概略断面図を示す。
【図２】磁気記録媒体を構成する非磁性支持体の表面の拡大図を示す。
【図３】磁性層形成用の蒸着装置の概略構成図を示す。
【図４】磁気記録媒体の磁性層側表面の拡大図を示す。
【図５】再生用のテープドライブ装置の概略構成図を示す。
【符号の説明】
１……非磁性支持体、２……磁性層、３……保護層、４……潤滑剤層、５……バック層、７……突起、７ａ……突起、１０……磁気記録媒体、１１……真空室、１３……送りロール、１４……巻き取りロール、１５……冷却キャン、１６，１７……ガイドロール、１８……ルツボ、１９……成膜材料、２０……電子銃、２１，２２……排気口、２３……シャッター、２４……酸素ガス導入管、５０……テープドライブ装置、５１……送りロール、５２……巻き取りロール、５３……ヘッドドラム、５４……磁気ヘッド[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic recording medium for high-density recording, and in particular, when the present invention is applied to a system using a magnetoresistive magnetic head (MR head) or a giant magnetoresistive magnetic head (GMR head). The present invention relates to a magnetic recording medium having excellent stability, durability, and electromagnetic conversion characteristics.
[0002]
[Prior art]
In recent years, magnetic recording media have been increasingly required to have high-density recording. In particular, recently, in order to achieve higher density recording, magnetic heads for reproducing recording signals have been replaced with more sensitive magnetoresistive heads (MR heads) or giant magnetoresistive heads instead of conventional inductive heads. Magnetic heads (GMR) have been applied, and they have been applied not only to hard disks but also to so-called magnetic tapes (for example, see Patent Documents 1 to 6). .
[0003]
In the case of using such a high-sensitivity magnetic head, if the amount of magnetization of the magnetic recording medium is too large, the output of the magnetic head is saturated and the electromagnetic conversion characteristics are lowered, so that the magnetic layer is further thinned. Accordingly, a method is employed in which the amount of magnetization is optimized for the magnetic head.
In particular, in a so-called vapor-deposited tape in which a ferromagnetic metal material is vapor-deposited on a non-magnetic support to form a magnetic layer, it is easy and reliable to control the thickness of the magnetic layer. It is suitable.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-157729 [Patent Document 2]
JP-A-11-216823 [Patent Document 3]
JP-A-11-216824 [Patent Document 4]
JP-A-5-20664 [Patent Document 5]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-123377 [Patent Document 6]
JP-A-9-314760
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the tape streamer as described above, it is considered that it is preferable to reduce the distance between the magnetic head and the magnetic tape, that is, the so-called spacing, in order to improve the reproduction output. However, as the surface becomes mirror-like, the frictional force acting between the magnetic tape and the magnetic head during running increases, causing sticking and smooth running of the magnetic tape. There is a problem that it may be difficult.
[0006]
In view of such a problem, the surface of the magnetic tape is provided with countless minute projections usually made of SiO ₂ filler, organic filler, or the like, and these small projections reduce the contact area and reduce friction. I am planning.
[0007]
However, when the magnetic head runs in contact with the magnetic tape, the sliding surface of the magnetic head is worn by minute projections on the surface of the magnetic tape, and in particular, high-sensitivity magnetic heads such as MR heads and GMR heads Compared with the conventional inductive magnetic head, the tolerance for abrasion is small. Therefore, in order to improve the durability of the magnetic head, it is necessary to sufficiently examine the surface properties of the magnetic tape.
[0008]
Therefore, in the present invention, in view of the above-described problems, the surface properties of a magnetic tape type magnetic recording medium are examined in particular, and a magnetizing amount suitable for a highly sensitive magnetic head such as an MR head or a GMR head is obtained. A magnetic recording medium that can satisfy various characteristics such as running stability and running durability is provided.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The magnetic recording medium of the present invention has a metal thin film type magnetic layer having a film thickness of 20 nm or more and 50 nm or less formed on a long non-magnetic support by oblique vapor deposition. Alternatively, a recorded signal is reproduced by a giant magnetoresistive magnetic head, and a projection is formed on the surface of the non-magnetic support on which the magnetic layer is formed. Let w be the angle between the average growth direction of the metal magnetic material particles constituting the magnetic layer and the surface of the nonmagnetic support, and the thickness d of the magnetic layer, S = {w + (d / tan θ)} / h is 10 or more and 20 or less.
[0010]
According to the present invention, by specifying the film thickness and surface shape of the magnetic layer as described above, especially when a high-sensitivity magnetic head is applied, the magnetic layer has excellent electromagnetic conversion characteristics, and has running stability and running stability. A magnetic recording medium that can satisfy all of various characteristics such as durability can be obtained.
[0011]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the magnetic recording medium of the present invention will be specifically described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the following examples.
[0012]
FIG. 1 shows a schematic sectional view of an example of the magnetic recording medium of the present invention.
The magnetic recording medium 10 has a magnetic layer 2 made of a metal magnetic thin film, a protective layer 3 and a lubricant layer 4 sequentially formed on a non-magnetic support 1. And the back layer 5 is formed.
[0013]
As the non-magnetic support 1, any known material that is usually used as a substrate for a magnetic tape can be applied. For example, polyesters such as polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN), polyolefins such as polyethylene and polypropylene, cellulose derivatives such as cellulose triacetate and cellulose diacetate, and vinyl resins such as polyvinyl chloride and polyvinylidene chloride And plastics such as polycarbonate, polyimide, polyamide and polyamideimide.
[0014]
In the magnetic recording medium 10 of the present invention, as shown in the enlarged schematic diagram of FIG. 2, a minute projection 7 having a height h and a projection width w is provided on the surface of the nonmagnetic support 1 on which the magnetic layer 2 is formed. Is formed.
The projections 7 can be formed as fine projections by coating with a paint containing a binder resin, a filler, or the like, or by adhering a film containing fine particles.
As the binder resin, for example, an aqueous polyester resin, an aqueous acrylic resin, an aqueous polyurethane resin, or the like can be used. As the filler, particles made of a heat-resistant polymer, silicon dioxide, calcium carbonate, or the like can be used.
[0015]
The magnetic layer 2 is made of a ferromagnetic metal material and is formed as a partially oxidized metal magnetic film, and may be a single-layer film or a multilayer film.
As the ferromagnetic metal material for forming the magnetic layer 2, any of conventionally known simple metals or composites can be used. For example, ferromagnetic metals such as Fe, Co, and Ni, CoNi, FeCo, and FeCoNi , CoCr, CoPt, CoPtB, FeCoB, CoCrPt, CoCrTa, CoCrPtTa, etc., or those containing one or more other elements in these alloys.
[0016]
The magnetic layer 2 is formed by a vacuum evaporation method in which a metal magnetic material is heated and evaporated under a substantially vacuum, and is adhered obliquely at a predetermined angle on the nonmagnetic support 1.
FIG. 3 shows a schematic configuration diagram of an example of the vapor deposition apparatus 100 for forming the magnetic layer 2.
In the vapor deposition apparatus 100, the feed roll 13 and the take-up roll 14 are evacuated from the exhaust ports 21 and 22 and placed in a vacuum chamber 11 in a substantially vacuum state of 1 × 10 ⁻² to 1 × 10 ⁻⁶ Pa. Are provided, and the non-magnetic support 1 runs sequentially between them.
[0017]
A cooling can 15 is provided between the feed roll 13 and the take-up roll 14 while the non-magnetic support 1 is running. The cooling can 15 is provided with a cooling device (not shown) to suppress a thermal deformation or the like due to a temperature rise of the non-magnetic support 1 running on the peripheral surface.
[0018]
The non-magnetic support 1 is sequentially sent out from a feed roll 13, passes through the peripheral surface of a cooling can 15, and is taken up by a take-up roll 14.
A predetermined tension is applied to the non-magnetic support 1 by the guide rolls 16 and 17, so that the non-magnetic support 1 runs smoothly.
[0019]
A crucible 18 is provided below the cooling can 15 in the vacuum chamber 11, and the crucible 18 is filled with a film forming material 19 made of a metallic magnetic material.
On the other hand, an electron gun 20 for heating and evaporating the film forming material 19 filled in the crucible 18 is provided on the side wall of the vacuum chamber 11. The electron gun 20 is arranged at a position where the electron beam B emitted from the electron gun 20 is irradiated on the film forming material 19 in the crucible 18. The film material 19 evaporated by the irradiation of the electron beam B is applied to the surface of the non-magnetic support 1.
[0020]
Between the cooling can 15 and the crucible 18, in the vicinity of the cooling can 15, a shutter 23 is arranged so as to cover a predetermined area of the nonmagnetic support 1 running on the peripheral surface of the cooling can 15. The shutter 23 allows the evaporated film-forming material 19 to be obliquely deposited on the non-magnetic support 1 within a predetermined incident angle range.
[0021]
Further, when the magnetic layer 2 is deposited, oxygen gas is supplied to the surface of the non-magnetic support 1 by an oxygen gas introducing pipe 24 provided through the side wall of the vacuum chamber 11, and The magnetic properties, durability, and weather resistance of No. 2 are improved.
[0022]
In the present invention, the thickness of the magnetic layer 2 is set to 20 to 50 nm. As a result, even when a high-sensitivity magnetic head such as an MR head or a GMR head is applied as a reproducing magnetic head, saturation of the magnetic head can be avoided, thereby deteriorating electromagnetic conversion characteristics and reducing reproduction output. Is prevented.
[0023]
FIG. 4 shows a state in which the magnetic layer 2 is obliquely deposited on the non-magnetic support 1 having the surface shape shown in FIG.
The thickness and the state of film formation of the magnetic layer 2 can be measured and observed by a TEM photograph of the cross section. Observation of the column structure in which the metal magnetic material particles grow from the TEM photograph shows that the direction angle of the column growing from the lower layer to the upper layer of the magnetic layer 2 changes, but the column connects the start point and the end point of the column growth. The elliptical line, that is, the direction of arrow A is defined as the average growth direction of the metal magnetic particles.
Since the protrusions 7 having a height h and a width w are previously formed on the nonmagnetic support 1, the angle of the average growth direction of the metal magnetic material particles is set to θ (arrow in FIG. 4) by the above-described oblique deposition. When the magnetic layer 2 having a film thickness d is formed as an angle between the direction A and the surface of the nonmagnetic support 1, the width (wt) of the protrusion 7a on the surface of the magnetic layer 2 is increased by the amount of the magnetic material deposited. (D / tan θ) is added to obtain {w + (d / tan θ)}. The height h of the protrusion 7a formed on the non-magnetic support 1 is reflected on the height of the protrusion 7a on the surface of the magnetic layer, so that a protrusion having a height h is formed on the surface of the magnetic layer.
In the present invention, the surface shape after the formation of the magnetic layer is specified, and the ratio of the width to the height of the protrusion 7a on the surface of the magnetic layer, S = {w + (d / tan θ)} / h is 10 or more. 20 or less.
[0024]
A protective layer 3 is formed on the magnetic layer 2 in order to secure good corrosion resistance and running durability. The protective layer 3 is made of, for example, a hard carbon film, and is a so-called diamond-like carbon film.
The protective layer 3 can be formed by a CVD method using, for example, a plasma CVD continuous film forming apparatus. That is, a hydrocarbon gas or a mixed gas of a hydrocarbon and an inert gas is introduced into a vacuum vessel, and discharged while maintaining a pressure of about 10 Pa to 100 Pa to generate a plasma of the hydrocarbon gas and generate a film. Perform formation.
The discharge method may be either an external electrode method or an internal electrode method, and the discharge frequency can be set experimentally. Further, by applying a voltage of about 3 kV or less to the electrode disposed on the surface on which the magnetic layer is formed, the hardness of the protective layer 3 can be increased, and the adhesion to the magnetic layer 2 is improved. be able to.
[0025]
As the raw material gas, methane, ethane, propane, butane, pentane, hexane, heptane, octane, ethylene, acetylene, propene, butene, pentene, benzene, etc. can be applied, and these hydrocarbon gases can be used alone or in combination. It can be used in a state, and at the time of plasma generation, a non-hydrocarbon gas such as Ar or N ₂ may be introduced as a gas for accelerating the decomposition of the carbon compound.
[0026]
The CVD method of decomposing such a carbon compound in a plasma to form a film forms a diamond-like carbon film having excellent abrasion resistance, corrosion resistance, surface coverage, a smooth surface shape and high electric resistivity, An extremely thin layer can be stably formed.
[0027]
In the magnetic recording medium 10, the lubricant layer 4 may be formed on the magnetic layer 2 as necessary, or the back layer 5 may be formed on the side opposite to the side on which the magnetic layer 2 is formed.
The lubricant layer 4 can be formed using a conventionally known material such as perfluorocarboxylic acid, perfluoroalkylsulfonic acid, and perfluoropolyether.
The back layer 5 can be formed by applying a paint in which an inorganic powder and a binder resin are mixed and dispersed in an organic solvent.
[0028]
【Example】
Next, the magnetic recording medium of the present invention will be described with specific examples, but the magnetic recording medium of the present invention is not limited to the following examples.
[0029]
[Example 1]
As the non-magnetic support 1, a polyethylene terephthalate film having a thickness of 6.0 μm was prepared.
The protrusions 7 having a height h of 15 nm and a width w of 200 nm were formed on the non-magnetic support 1 so as to have a density of about 50 million / mm ² .
Next, Co was deposited by a diagonal vapor deposition method using a vapor deposition apparatus as shown in FIG. 3 while introducing a small amount of oxygen gas to form a metal magnetic thin film serving as the magnetic layer 2 to a thickness of 50 nm. .
At this time, the angle θ between the average growth direction of the metal magnetic material particles constituting the magnetic layer and the surface of the nonmagnetic support 1 was about 60 °.
Next, a DC voltage of 1.5 kV was applied to the magnetic layer 2 by applying high-frequency plasma of a mixed gas of ethylene and argon to the electrode and the magnetic recording medium raw material as a counter electrode, and a discharge was performed. A carbon protective layer 3 having a thickness of about 10 nm was formed on the layer 2.
Next, a back layer 5 having a thickness of 0.5 μm and made of carbon and polyurethane resin was formed on the surface opposite to the surface on which the magnetic layer was formed.
Further, a lubricant obtained by dissolving perfluoropolyether in a hexane solvent was applied on the protective layer 3 so that the application amount was 5 mg / m ² , thereby forming a lubricant layer 4.
Finally, the sample was cut into a width of 8 mm to produce a sample magnetic tape.
The ratio (S = {w + (d / tanθ)} / h) of the width and the height of the protrusion 7a on the surface of the magnetic tape 2 side of the magnetic tape obtained as described above was 15.
[0030]
[Example 2]
A projection 7 having a height h of 25 nm and a width w of 200 nm was formed on the nonmagnetic support. The thickness d of the magnetic layer 2 was set to 100 nm.
The ratio of the width to the height of the protrusion 7a on the surface on the side of the magnetic layer 2 (S = {w + (d / tan θ)} / h) was 10.
The other conditions were the same as in Example 1 to produce a sample magnetic tape.
[0031]
[Example 3]
A projection 7 having a height h of 10 nm and a width w of 180 nm was formed on the nonmagnetic support. The thickness d of the magnetic layer 2 was 25 nm.
The ratio of the width to the height of the protrusion 7a on the surface on the side of the magnetic layer 2 (S = {w + (d / tan θ)} / h) was 20.
The other conditions were the same as in Example 1 to produce a sample magnetic tape.
[0032]
[Comparative Example 1]
A projection 7 having a height h of 25 nm and a width w of 200 nm was formed on the nonmagnetic support. The thickness d of the magnetic layer 2 was set to 50 nm.
The ratio (S = {w + (d / tan θ)} / h) of the width to the height of the protrusion 7a on the surface of the magnetic layer 2 was 9.
The other conditions were the same as in Example 1 to produce a sample magnetic tape.
[0033]
[Comparative Example 2]
A projection 7 having a height h of 10 nm and a width w of 180 nm was formed on the nonmagnetic support. The thickness d of the magnetic layer 2 was set to 50 nm.
The ratio (S = {w + (d / tan θ)} / h) of the width to the height of the protrusion 7a on the surface on the side of the magnetic layer 2 was 21.
The other conditions were the same as in Example 1 to produce a sample magnetic tape.
[0034]
[Comparative Example 3]
A projection 7 having a height h of 15 nm and a width w of 200 nm was formed on the nonmagnetic support. The thickness d of the magnetic layer 2 was set to 150 nm.
The ratio (S = {w + (d / tan θ)} / h) of the width to the height of the protrusion 7 a on the surface on the side of the magnetic layer 2 was 19.
The other conditions were the same as in Example 1 to produce a sample magnetic tape.
[0035]
[Comparative Example 4]
A projection 7 having a height h of 10 nm and a width w of 200 nm was formed on the nonmagnetic support. The thickness of the magnetic layer 2 was set to 10 nm.
The ratio (S = {w + (d / tan θ)} / h) of the width and the height of the protrusion 7a on the surface on the side of the magnetic layer 2 was 14.
The other conditions were the same as in Example 1 to produce a sample magnetic tape.
[0036]
The characteristics of the sample magnetic tapes of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4 produced as described above were evaluated.
〔Evaluation method〕
The environmental conditions in a given thermostat were set as follows.
Temperature: 25 ° C
Humidity: 50% RH
Using a modified 8 mm tape drive device 50 as shown in the schematic configuration diagram of FIG. 5, the above sample magnetic tapes were moved between the feed roll 51 and the take-up roll 52 in the thermostat in the direction of arrow B by 1000 mm. The signal was reproduced by a magnetic head 54 mounted on a head drum 53 disposed in the middle of the tape running while the tape was running in a pass.
At this time, the amount of wear, reproduction output, and friction of the magnetic head 54 were evaluated.
[0037]
Regarding the amount of wear of the magnetic head, the value when the sample magnetic tape of Example 1 was used was set as a reference value, and when the amount of wear was twice or more than this reference value, it was set as x and less than twice. Those were marked with a circle.
Regarding the reproduction output, the amount of level reduction between the initial reproduction output and the output after running was measured. For the initial reproduction output, the difference between the noise level and the output at the start of running was calculated, and the difference from this value was expressed in dB with reference to Example 1. In addition, the level reduction amount after traveling is calculated by calculating the difference between the noise level and the output after traveling 1000 passes as described above, and calculating the difference between the reproduction output of the initial value and the reproduction output after traveling in each of the examples and comparative examples. Was expressed in dB.
Regarding the friction, a case where the vehicle traveled 1000 passes without practical problems was evaluated as ○, and a case where the vehicle became unable to run due to a large friction or before running stopped was evaluated as ×.
[0038]
Table 1 below shows the structure of each sample magnetic tape, the measurement results of the amount of wear and reproduction output of the magnetic head, and the evaluation results of friction.
[0039]
[Table 1]

[0040]
As shown in Table 1, the thickness d of the magnetic layer is not less than 20 nm and not more than 50 nm, the height of the protrusion 7 on the surface of the nonmagnetic support 1 is h, the width of the protrusion is w, and the metal magnetic material particles constituting the magnetic layer 2 In Examples 1 to 3, where S = {w + (d / tan θ)} / h is 10 or more and 20 or less, where θ is the angle formed between the average growth direction and the nonmagnetic support surface. In both the initial stage and after traveling, practically sufficient reproduction output was obtained, and reduction in output was suppressed. Good results were also obtained with respect to the evaluation of the wear of the magnetic head and the evaluation of running performance due to friction with the magnetic tape.
That is, according to the present invention, it is possible to obtain a magnetic recording medium having excellent running stability and running durability, particularly having a magnetization amount suitable for a high-sensitivity magnetic head, and having excellent reproduction characteristics.
[0041]
In Comparative Example 1, the height h of the projections 7 formed on the surface of the nonmagnetic support 1 was too high, and the projections were sharpened on the surface of the magnetic tape, resulting in a large amount of wear of the magnetic head.
[0042]
In Comparative Example 2, the height h of the protrusion 7 formed on the surface of the nonmagnetic support 1 was too low, the surface of the magnetic tape was smoothed, the friction of the magnetic tape was increased, and the magnetic tape was stuck to the head drum. , The running condition worsened.
[0043]
In Comparative Example 3, the thickness d of the magnetic layer 2 was too large, the magnetic head was saturated, the electromagnetic conversion characteristics deteriorated, and the reproduction output decreased.
[0044]
In Comparative Example 4, the thickness d of the magnetic layer 2 was too small, a sufficient amount of magnetization could not be secured, and the reproduction output was reduced.
[0045]
【The invention's effect】
According to the magnetic recording medium of the present invention, the film thickness of the magnetic layer is numerically specified, and further the surface shape is examined. When the angle formed between the average growth direction of the metal magnetic material particles constituting the magnetic layer and the surface of the non-magnetic support is θ and the thickness d of the magnetic layer is S, {= w + (d / tan θ)} / h is 10 By specifying the value as not less than 20 or less, excellent electromagnetic conversion characteristics can be obtained, especially when a high-sensitivity magnetic head is applied, a decrease in reproduction output after running for a long time is avoided, and running stability and running Various characteristics such as durability could be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a magnetic recording medium.
FIG. 2 is an enlarged view of the surface of a non-magnetic support constituting the magnetic recording medium.
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of a vapor deposition apparatus for forming a magnetic layer.
FIG. 4 is an enlarged view of a magnetic layer side surface of a magnetic recording medium.
FIG. 5 shows a schematic configuration diagram of a tape drive device for reproduction.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Nonmagnetic support, 2 ... Magnetic layer, 3 ... Protective layer, 4 ... Lubricant layer, 5 ... Back layer, 7 ... Projection, 7a ... Projection, 10 ... Magnetic recording medium, 11 vacuum chamber, 13 feed roll, 14 take-up roll, 15 cooling can, 16, 17 guide roll, 18 crucible, 19 film forming material, 20 electron gun 21, 22 ... exhaust port, 23 ... shutter, 24 ... oxygen gas introduction pipe, 50 ... tape drive device, 51 ... feed roll, 52 ... take-up roll, 53 ... head drum, 54 ... … Magnetic head

Claims (1)

長尺状の非磁性支持体上に、斜方蒸着により形成されてなる膜厚２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の金属薄膜型の磁性層を有し、
磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＭＲヘッド）又は巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッド（ＧＭＲヘッド）によって記録信号の再生がなされる磁気記録媒体であって、
上記非磁性支持体の磁性層形成面には、突起が形成されてなり、
上記突起の高さをｈ、突起幅をｗとし、
上記磁性層を構成する金属磁性材料粒子の平均成長方向と上記非磁性支持体面との成す角度をθ、上記磁性層の膜厚ｄとしたときに、
Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈが、１０以上２０以下となることを特徴とする磁気記録媒体。On a long non-magnetic support, a metal thin film type magnetic layer having a film thickness of 20 nm or more and 50 nm or less formed by oblique evaporation,
A magnetic recording medium in which a recording signal is reproduced by a magnetoresistive magnetic head (MR head) or a giant magnetoresistive magnetic head (GMR head),
On the magnetic layer forming surface of the non-magnetic support, projections are formed,
The height of the projection is h, the width of the projection is w,
When the angle formed between the average growth direction of the metal magnetic material particles constituting the magnetic layer and the nonmagnetic support surface is θ, and the thickness d of the magnetic layer,
S = {w + (d / tan θ)} / h is 10 or more and 20 or less.

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