JP2005222639A - 磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 金属磁性薄膜型の磁気記録媒体において、磁性層２を形成するCo粒子の粒径を最適化して磁化劣化を防止し、磁性層２の保存特性を飛躍的に向上させる。
【解決手段】 非磁性支持体１の一方の面に、電子ビーム加熱によってＣｏを蒸発させて、厚みが５０ｎｍ以下の磁性層２を形成する磁気記録媒体において、前記電子ビームの強度を上げて、前記蒸着されるＣｏの平均粒径を１０ｎｍ以下に制御する。
【選択図】 図３

Description

本発明は非磁性支持体上に磁性材料を蒸着により被着させて磁性層を形成した磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法に関する。

近年、ビデオテープレコーダー等の分野においては、高画質化及び高記録密度化を図るため、直接非磁性支持体上に金属材料、Ｃｏ−Ｎｉ系合金、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−ＣｏＯ系金属酸化物などの磁性材料を真空薄膜形成技術を用いて被着させ、磁性層を形成してなる、いわゆる金属薄膜型の磁気記録媒体が提案されている。このような磁気記録媒体としては、例えばハイバンド８ｍｍビデオテープレコーダー、デジタルビデオテープレコーダー用の蒸着テープなどが実用化されている。

金属薄膜型の磁気記録媒体は、保磁力や角型比に優れ、また、磁性層を極めて薄層に形成できることから、短波長領域での電磁変換特性に優れ、記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さい。また、塗布型の磁気記録媒体と異なり、磁性層中に非磁性材料であるバインダーが混入されないので、強磁性金属微粒子の充填密度を高めることができるなど、種々の利点を有している。

また、磁気テープ等の磁気記録媒体のデータストリーマーとしての需要が高まるに伴い、さらなる磁気記録媒体の高記録密度化が要求されてきている。

近年、記録情報の再生用の磁気ヘッドとして、従来の誘導型（インダクティブ型）ヘッドに代わり、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）が適用されるようになってきている。ＭＲヘッドは、磁性層からの微小な漏洩磁束を高感度に検出することができるので、記録密度の向上を達成することができる。

尚、斜め蒸着法により磁性層を形成した磁気記録媒体としては、例えば下記特許文献１に記載のものが提案されていた。
特開平６−８４１５８号公報

前記ＭＲヘッドやＧＭＲヘッドは漏洩磁束に対する感度が飽和する検知上限があり、ヘッドの設計により許容される範囲よりも大きな漏洩磁束を検出することができない。したがって、磁気記録媒体の磁性層を薄くすることにより、磁性層の漏洩磁束を最適化する必要がある。

また、一般に磁気記録テープシステムは、テープの磁化量の劣化が１６％以上である場合、劣化量が大きすぎて充分な再生信号が得られなくなる。そこで、テープ磁化量の劣化が１５％以内であることを想定してシステムが形成されている。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものでその目的は、磁性層の厚みを５０ｎｍ以下とした金属磁性薄膜型の磁気記録媒体において、磁性層を形成するCo粒子の粒径を最適化して磁化劣化を防止し、磁性層の保存特性を飛躍的に向上させた磁気記録媒体および磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。

本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体の一方の面に蒸着により形成され、厚みが５０ｎｍ以下の磁性層を備えた磁気記録媒体において、前記磁性層を形成するＣｏ粒子の平均粒径が１０ｎｍ以下であることを特徴としている。

より具体的には、例えば、長尺状非磁性支持体の一方の側に真空薄膜形成技術によって成膜された、厚みが５０ｎｍ以下の磁性層を有し、その上に非磁性保護層を形成し、更にその上に潤滑剤層を形成し、そして該支持体の他方の側にバックコート層を有する磁気記録媒体において、前記磁性層を形成するＣｏ粒子の平均粒径を１０ｎｍ以下とした。

また例えば前記磁性層は、１層又は複数の斜め蒸着磁性膜が積層されて構成されている。

本発明の磁気記録媒体の製造方法は、非磁性支持体の一方の面に、電子ビーム加熱によってＣｏを蒸発させて、厚みが５０ｎｍ以下の磁性層を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、前記電子ビームの強度を上げて、前記蒸着されるＣｏの平均粒径を１０ｎｍ以下に制御することを特徴としている。

（１）請求項１に記載の発明によれば、高記録密度化に適し、かつ保存による磁性層の劣化が防止された磁気記録媒体を提供することができる。
（２）請求項２に記載の発明によれば、電子ビームの強度を上げることによってＣｏの結晶の成長が妨げられ、Ｃｏ粒子を微細化することができ、このため膜厚を５０ｎｍ以下に薄膜化した磁性層において、蒸着されるＣｏの平均粒径を１０ｎｍ以下にすることができる。これによって、高記録密度化に適し、かつ保存による磁性層の劣化が防止された磁気記録媒体を製造することができる。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。尚、本発明は以下の実施形態例に限定されるものではない。図１は本発明の磁気記録媒体の構成を示しており、非磁性支持体（ベース）１の一方の主面には斜方蒸着により単層又は複層の磁性層２が形成されている。

磁性層２上にはカーボン保護膜層３が形成され、カーボン保護膜層３上には潤滑剤層４が形成されている。非磁性支持体１の他方の主面にはバックコート層５が形成されている。

非磁性支持体１としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート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が挙げられる。

また、前記磁性層２となる強磁性金属薄膜としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の金属の他に、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金或いはこれらにＣｒ、Ａｌ等の金属が含有された強磁性金属材料よりなるものが挙げられる。

図２は、本発明の磁気記録媒体を製造するために用いられる真空蒸着装置の一例を示しており、真空室１１内は真空ポンプ（図示省略）によって所定真空度に保たれている。非磁性支持体１は冷却キャン１２に巻き付けられて送りロール１３から巻き取りロール１４側へ搬送される。

１５は、るつぼ１６内の強磁性金属材料（蒸発源）１７に電子ビームＢを照射して加熱蒸発させる電子銃である。１８は酸素ガス導入管、１９，２０は排気口である。

送りロール１３から供給される非磁性支持体１を冷却キャン１２に沿わせて連続的に走行させながらるつぼ１６内の強磁性金属材料１７からの蒸発原子を非磁性支持体１に被着させ、連続的に磁性層として形成する。

尚２１は蒸発原子の入射角を規制するためのシャッター、２２，２３はガイドロールである。

真空蒸着は、１×１０^-2Ｐａ〜１×１０^-6Ｐａの真空下で強磁性金属材料１７を電子ビーム加熱等により蒸発させ、非磁性支持体１上に蒸発金属（強磁性金属材料）を沈着させるものであり、一般に高い抗磁力を得るために非磁性支持体１に対して上記強磁性金属材料１７を斜めに蒸着する斜方蒸着が用いられる。

ここで、例えばCo-０系の斜方蒸着では、電子ビームで蒸発させたCo蒸気粒中に酸素ガスを導入するいわゆる反応性蒸着を行う。これにより非磁性支持体１上に微細なCo粒子とCoOが混在したカラムと呼ばれる構造を形成させる。蒸着時のCoと酸素の割合を適切に制御することで、Co粒子が適度に微細化される。この際、電子ビームの強度を上げることによって、Co粒子をさらに微細化することができ、結果として、磁性層のパッキング（充填度；密度）を上げ、保存特性を向上することができる。

保護膜は、カーボンからなり、磁性層となる強磁性金属薄膜上に形成される。特に、保護膜として、比較的硬度の高いダイヤモンドライクカーボンよりなるものが好ましく例示される。この保護膜は、ＣＶＤ法等により形成される。ＣＶＤ法によって保護膜を形成する場合には、例えば、真空容器中に炭化水素ガス、或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、真空容器内に放電させて、炭化水素ガスのプラズマを発生させ、強磁性金属薄膜上に保護膜を形成する。

放電形式としては、外部電極方式、内部電極方式の何れでも良く、放電周波数については、実験的に決めることができる。また、強磁性金属薄膜が形成された非磁性支持体側に配された電極に０〜−３ｋＶの電圧を印加することにより、保護膜の硬度の増大及び密着性を向上させることができる。保護膜の材料となる上記炭化水素としては、例えば、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、ベンゼンなどを用いることができる。

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より構成され、溶液塗布法，真空蒸着法等で形成する。

バックコート層５は、非磁性支持体１の金属磁性膜が成膜される面とは反対側の主面に形成される。このバックコート層５は、主として、無機粉末成分と結合剤樹脂とを有機溶媒に混合分散させたバックコート用塗料を非磁性支持体に塗布することにより形成される。

最後に所定の幅になるようにカットし、サンプルテープを作製した。そして、サンプルテープについて以下の方法で、Co粒子の平均粒径、保存特性の評価を行った。

ここでサンプル作成にあたって、磁性層成膜時の電子ビームの強度を上げることで、Co粒子を微細化し、磁性層のパッキングを上げ、保存特性の向上に対する寄与について検討した。電子ビーム強度を上げることに対応してテープ走行速度を上げることで、磁性層厚を制御した。

Co粒子の平均粒径は、高解像断面TEM像をとり、断面像から粒径を算出した。各サンプルで100粒子の粒径から平均粒径を算出している。平均粒径が10nmよりも大きくなると、磁性層のパッキングが下がり保存特性が低下する。平均粒径が10nmよりも小さくなると、磁性層のパッキングが上がり保存特性が向上した。

保存特性は、保存試験後の磁性層の磁化劣化率より見積もった。磁化劣化率は、次のような加速試験、すなわち温度６５℃、相対湿度９０％の環境下にて６日間放置して、放置前の飽和磁化Ｍｓ０と、放置後の飽和磁化Ｍｓ１とを測定し、下記式（１）を用いて算出した。飽和磁化Ｍｓの測定には、ＶＳＭ（vibrating sample magnetometer）を用いた。

磁化劣化率（％）＝（（Ｍｓ０−Ｍｓ１）／Ｍｓ０）×１００ …（１）。

尚磁化劣化率とは、例えば３０〜５０年の品質保証が得られる指標として一般的に用いられるものであり、１５％以下であれば磁化劣化率は良好であるといえる。

ここで、（実施例1）〜（実施例3）および（比較例1）〜（比較例2）において、磁性層製膜時の電子ビームパワー・テープ速度・酸素導入量を変更した以外は、全て(実施例1)と同様にしてサンプルを作製した。また、表1に得られた結果を示す。

（実施例1）
電子銃powerを1.3Aとして、磁性層を40nm成膜したサンプル。
（実施例2）
電子銃powerを1.5Aとして、磁性層を40nm成膜したサンプル。
（実施例3）
電子銃powerを1.8Aとして、磁性層を40nm成膜したサンプル。
（比較例1）
電子銃powerを1.1Aとして、磁性層を40nm成膜したサンプル。
（比較例2）
電子銃powerを0.7Aとして、磁性層を40nm成膜したサンプル。

表１からわかるように、（実施例1）〜（実施例3）に関しては、高解像断面TEM像よりCo粒子の平均粒径が10nm以下となり、磁化劣化率が15%以下となった。これに対して（比較例1）〜（比較例2）に関しては、高解像断面TEM像よりCo粒子の平均粒径が10nm以上となり、磁化劣化率が15%以上となった。

前記のように電子ビーム強度を上げると、瞬間的に温度が上昇し、その後冷却キャン１２によって冷やされるため結晶の成長が妨げられてＣｏ粒子の平均粒径を小さくすることができると考えられる。

また逆に、電子ビーム強度を小さくした場合は、温度がそれ程上がらず、その後徐々に冷えていくため結晶が成長しやすくなってＣｏ粒子の平均粒径が大きくなると考えられる。

図３に、本実施形態例による磁性層のＣｏ粒子の構造を示す。図３によれば、Ｃｏ粒径が小さいことからＣｏの充填度が密であり、磁性層のパッキングが上がることがわかる。

尚本発明の磁性層は、単層でも複層でもよく、また複層の場合、斜め蒸着の方向が異なる方向に積層されるものであってもよい。

本発明の磁気記録媒体の一実施形態例を示す断面構成図。 本発明の磁気記録媒体を製造するための真空蒸着装置の一例を示す構成図。 本発明の磁気記録媒体の要部構成を示す説明図。

符号の説明

１…非磁性支持体、２…磁性層、３…カーボン保護膜層、４…潤滑剤層、５…バックコート層、１１…真空室、１２…冷却キャン、１５…電子銃、１７…強磁性金属材料、１８…酸素ガス導入管、２１…シャッター。

Claims (2)

1. 非磁性支持体の一方の面に蒸着により形成され、厚みが５０ｎｍ以下の磁性層を備えた磁気記録媒体において、
   前記磁性層を形成するＣｏ粒子の平均粒径が１０ｎｍ以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 非磁性支持体の一方の面に、電子ビーム加熱によってＣｏを蒸発させて、厚みが５０ｎｍ以下の磁性層を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、
   前記電子ビームの強度を上げて、前記蒸着されるＣｏの平均粒径を１０ｎｍ以下に制御することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
   

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