JPH0318253B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高真空下におけるイオンプレーテイン
グ法により蒸着形成された多層構造の強磁性体層
を有する磁気記録媒体の製造方法に関する。

従来、磁気記録媒体としては、酸化鉄、酸化ク
ロム等の針状磁性粉あるいは、強磁性金属の超微
粉末を樹脂バインダー中に分散し、これを非磁性
基材に塗布した磁気記録媒体が広く用いられてき
た。

しかしながら、近年、該磁気記録媒体に対して
も情報の高密度記録化ということが強く要請さ
れ、このため種々改良がなされてきたが、上記従
来の塗布型の磁気記録媒体では、用いている強磁
性粉末の粒子の大きさが、記録要素の最小単位と
しての限界を有しており、これ以上に記録密度を
高めることが、原理的に不可能であるため、この
高密度記録化という要請に答え難かつた。

このため、最近、記録密度の飛躍的増大を目的
として、樹脂バインダーを使用しない磁性層が
100％強磁性体からなる薄膜（蒸着）型の磁気記
録媒体が、湿式メツキ法、真空蒸着法、スパツタ
リング法、イオンプレーテイング法等の薄膜形成
法を用いて精力的に研究開発され、一部は実用に
供されている。

しかしながら、上記各薄膜形成法によつて得ら
れる磁気記録媒体は、それぞれに欠点があり実用
上種々の問題を有していた。

即ち、湿式メツキ、真空蒸着によつて形成され
た薄膜型の磁気記録媒体は磁性層と基材との密着
強度が極めて低いため、記録−再生時に於いて、
磁気ヘツドとの接触走査による機械的摩擦によつ
て、磁性層が剥離したり、摩滅、損傷等を生じ易
いという欠点があつた。

又、スパツタリング法及び従来提案されてきた
イオンプレーテイング法によつて形成された薄膜
型の磁気記録媒体は、磁性層と基材との密着強度
は改善されるものの、10^-3トール以上の低真空中
での直流グロー放電又は高周波プラズマを利用し
て薄膜形成を行う方法であるため、残留ガスの取
り込み、不純物の混入などによつて、強磁性体薄
膜層の結晶性に悪影響を及ぼし、角形比が小さく
なるなど、磁性特性上に欠点があつた。又放電状
態の不均一性に起因する膜品質及び磁気特性上の
バラツキ、不均一性などの難点を有し、高性能高
密度記録用の磁気記録媒体としては、いまだ解決
しなければならない問題点を多く残していた。

本発明は上記の如き薄膜形成法によつて得られ
る薄膜型の磁気記録媒体の欠点を解消することを
目的として研究せる結果、高真空下でイオンプレ
ーテイング蒸着して非酸化物の強磁性体層を形成
すること及び該強磁性体層の複数層の間に該強磁
性体の酸化物層を介在せしめて多層構造にするこ
とによつて優れた磁性特性を有する磁気記録媒体
が得られることを見出してなされたものであり、
その要旨は、８×10^-4〜１×10^-8トールの高真空
度に保たれた真空槽内に於て、ルツボ内の強磁性
材料を加熱して蒸気化せしめた強磁性体粒子を電
子発生装置から発生する電子を電界加速して衝撃
することによりイオン化し、該イオン化された強
磁性体粒子を電界加速させて非磁性材料からなる
基材に射突させることにより基材上に強磁性体の
非酸化物の薄膜層を形成させ、次いで酸素分圧が
８×10^-4〜１×10^-5トールの範囲に保たれる様に
真空槽内に酸素含有ガスを導入し、蒸気化した強
磁性体粒子と酸素分子を、電子発生装置から発生
する電子を電界加速して衝撃することによりイオ
ン化し、該イオン化された強磁性体粒子と酸素分
子を電界加速させて前記強磁性体の非酸化物の薄
膜層に射突させることにより強磁性体の非酸化物
層上に該強磁性体の酸化物層を形成させ、前記強
磁性体の非酸化物の薄膜層の形成と、上記酸化物
層の形成とを交互に行つて複数層の強磁性体の非
酸化物の薄膜層の間に強磁性体の酸化物層が介在
せしめられた多層構造の蒸着層を前記基材上に形
成させることを特徴とする磁気記録媒体の製造方
法に存する。

本発明に於いて使用される非磁性材料からなる
基材とは、ポリ塩化ビニル、ポリフツ化ビニル、
酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタレート、
ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリカーボネート、ポリイミド、
ポリエーテルサルホン、ポリパラバン酸等の高分
子材料、アルミニウム、銅、銅−亜鉛合金等の非
磁性金属材料、焼結体、磁器、陶器、ガラス等の
セラミツク材料などが用いられる。

本発明に於いて、上記非磁性材料からなる基材
の形状は、磁気記録媒体の使用方法によつて適宜
定められればよく、例えば、テープ、フイルム、
デイスク、ドラム等の形状で使用される。

又、本発明に於いてイオンプレーテイング蒸着
法により、上記基材に蒸着するのに用いられる強
磁性体としては、鉄、コバルト及びニツケルが挙
げられ、これらの一種以上を含有する合金やこれ
らの金属の一種以上と他の元素との混合物も用い
ることが出来る。しかして鉄の合金としては、鉄
と、コバルト、ニツケル、マンガン、クロム、
銅、金、チタンなどとの合金、コバルトの合金と
しては、コバルトとリン、クロム、銅、ニツケ
ル、マンガン、イツトリウム、サマリウム、ビス
マスなどとの合金、ニツケルの合金としてはニツ
ケルと銅、亜鉛、マンガンなどとの合金があげら
れる。

又、鉄、コバルト又はニツケルと他の元素との
混合物としては、該他の元素がリン、クロム、
銅、亜鉛、金、チタン、イツトリウム、サマリウ
ム、ビスマスなどであるものがあり、これら他の
元素の一種もしくは二種以上が選択使用されても
よい。

以下、図面により本発明の磁気記録媒体の製造
方法について説明する。

第１図は本発明で製造される磁気記録媒体の一
例を示す断面図であり、図中１は非磁性材料から
なる基材であり、２は強磁性体の非酸化物の薄膜
層、３は強磁性体酸化物層である。尚、第１図で
は最外層に強磁性体酸化物層３が設けられている
が、非酸化物の薄膜層２が最外層になる様にして
もよい。

上記非酸化物の薄膜層２の厚さとしては通常
200〜600オングストロームとするのが好ましく、
又、強磁性体酸化物層３の厚さとしては数十〜
300オングストロームとするのが好ましい。

第２図は磁気記録媒体を製造するのに用いられ
る装置の一例を示す模型図であり、真空槽４内の
真空室５は排気口６に連結される拝気系装置（油
回転ポンプ、油拡散ポンプ等で構成されているが
図示されていない）によつて、１×10^-8トールま
での高真空に保持することが可能になされてい
る。

真空室５内には、蒸着イオン源７、フイルム状
基材８、その供給ロール８１と巻取りロール８２
（但しロール駆動装置は図示されていない）及び
イオン加速電極９が設置されている。

蒸着源７は蒸気発生部１０と、蒸気イオン化部
１１により構成されている。

蒸気発生部１０は、開放型のルツボ１０１と、
熱電子放出用フイラメント１０２及び電界制御の
ためのガード１０３とで構成されている。

蒸気イオン化部１１は、熱電子放出用フイラメ
ント１１１と、放出された電子を電界加速する網
状電極１１２及び電界制御のためのガード１１３
とにより構成されている。又１２は真空室５内へ
の酸素の供給装置である。

更に、第２図に於いては、本装置を動作させる
ための真空槽４外に設置された電源２１〜２５と
その回路が示されている。

次に、本発明の磁気記録媒体の製造方法を第２
図を参照して説明する。

先ず、第２図に示したように、ポリエチレンテ
レフタレートフイルムの如き非磁性基材８の巻か
れた供給ロール８１を設置し、該基材８を巻取ロ
ール８２に巻き取られるように配置する。蒸気発
生部１０のルツボ１０１内に強磁性体材料を供給
し、蒸着イオン源７を第２図の如くに構成させ
る。

次いで、排気口６から排気系装置によつて真空
室５を８×10^-4から10^-8トール（通常は、10^-5か
ら10^-6トール）の高真空に排気するが、この時、
フイルム状基材８の表面に存在する吸着物及び供
給ロール８１中に捲き込まれている空気を脱気す
るために巻き戻しをする事が好ましい。上記真空
度は、８×10^-4トールよりも低くなると、加速電
子により直流グロー放電が発生し、蒸着が困難に
なると共に、残留ガスを取り込み、これが不純物
として強磁性体の非酸化物の薄膜層に混入し強磁
性体の結晶性が低下し、角形比が小さくなる等の
磁気特性が低下し、逆に10^-8トールよりも真空度
を上げることは殆ど不可能なので、８×10^-4〜
10^-8トールに限定される。

真空室５の真空度が一定になつたところで、電
源２１〜２５を入れる。

ルツボ１０１を加熱するには、電源２２により
フイラメント１０２を通電加熱して熱電子を放出
させ、かつ該フイラメント１０２及びガード１０
３に電源２１により負の直流電圧を印加し、ルツ
ボ１０１を接地することにより上記放出電子を電
界加速させてルツボをボンバートすることで加熱
する。

加熱されたルツボ１０１内の蒸発源材料は、そ
の加熱温度に応じた蒸気圧で蒸発し、蒸発粒子は
蒸気イオン化部１１に達する。

蒸気イオン化部１１にて該蒸発粒子をイオン化
するには、電源２３によりフイラメント１１１を
通電加熱して、熱電子を放出させ、かつ該フイラ
メント１１１及びガード１１３に電源２４により
負の直流電圧を印加し、網状電極１１２を接地す
ることで該放出熱電子を電界加速し、上記蒸発粒
子に衝突させてこれをイオン化する。イオン化さ
れた蒸発粒子イオンは正の荷電状態にあるので、
電源２５によりイオン加速電極９に接地されたル
ツボ１０１に対し負の直流電圧を印加することに
より、上記イオン化蒸発粒子を加速し、高運動エ
ネルギーを付与する。

かくして、電界加速された蒸発粒子イオンは、
基材８表面に射突し、それによつて基材上に強磁
性体の非酸化物の薄膜層が形成されるのである。

次に、酸素含有ガス即ち酸素又は酸素を含むガ
スを真空室５内に酸素供給装置１２より酸素分圧
が８×10^-4〜１×10^-5トールの範囲に保たれる様
に導入する。尚、この場合、真空室５内の真空度
は８×10^-4〜１×10^-5トールである。例えば、真
空室５内を１×10^-6トールに減圧し、酸素を８×
10^-4トール導入した場合、真空室５内の真空度は
8.01×10^-4トールになるので最初の真空度を上げ
ておけば酸素分圧と真空室５内の真空度は事実上
同一となる。又、酸素分圧が８×10^-4トールより
低くなると、加速電子により直流グロー放電が発
生し、蒸着が困難になると共に、残留ガスを取り
込み、これが不純物として強磁性体の酸化物層に
混入し強磁性体の結晶性が低下し、角形比が小さ
くなる等の磁気特性が低下し、逆に10^-5トールよ
りも高くなると強磁性体が酸化されにくくなるの
で、酸素分圧は８×10^-4〜１×10^-5トールに限定
される。

上記の範囲内に真空室５内の酸素分圧を保ち、
前記と同様にして強磁性体を蒸発し、蒸発粒子を
イオン化し、電界加速し、非酸化物の薄膜層の形
成された基材８上に射突させるのであり、このこ
とにより基材８上の非酸化物の薄膜層上に強磁性
体の酸化物層が形成されるのである。

本発明では上記非酸化物の薄膜層の形成と強磁
性体の酸化物層の形成を交互に行つて、複数層の
非酸化物の薄膜層の間に強磁性体の酸化物層が介
在せしめられた多層構造の蒸着層を基材８上に形
成させるのである。

又、上述の製造方法において、蒸発粒子をイオ
ン化するための電子電流が30mA以上であること
が、得られる磁気記録媒体の機械特性、磁気特性
をより優れたものとする点からして好ましく、又
イオン化蒸発粒子によるイオン電流密度が1μA／
cm²以上となるようにするのが同様な理由から好ま
しい。更に、加速された蒸発粒子イオンを基材に
対して斜めに入射させる、特に基材の法線に対し
て30゜以上の入射角となる様に入射させると、形
成される強磁性体薄膜は、特定方向に磁気異方性
を生じたものとなり、磁気特性上好ましい結果を
与えるのである。

本発明の磁気記録媒体の製造方法は上述の通り
であり、基材上に設けられる強磁性体の非酸化物
の薄膜層はイオンプレーテイング蒸着法によるも
のであるため、高速加速イオンの基材への衝突過
程で、基材表面物質のスパツタ作用、エツチング
作用スパツタした基材物質が再付着する際の蒸発
粒子との物理的埋没作用を含むイオン注入作用な
どによつて、形成される強磁性体の非酸化物の薄
膜層と基材との密着強度が大となり、磁気記録媒
体として耐磨耗性、耐ヘツドクラツシユ性に優れ
たものとなる。

更に、高真空中に於いて蒸着がなされるため、
従来のイオンプレーテイングでイオン化のために
用いられている直流グロー放電、高周波プラズマ
等が10^-4トールより低い低真空中でおこなわれざ
るを得ないことから生ずる、残留ガスの取り込
み、不純物の混入、結晶性不良などが解消され磁
気特性上、特に角形比の改良された、均一な磁気
記録媒体が得られるのである。

又、本発明で得られた磁気記録媒体は複数層の
強磁性体の非酸化物の薄膜層の間に強磁性体に酸
化物層が介在せしめられて多層構造となされたも
のであるので、磁気特性のうち特に抗磁力及び角
形比において優れたものである。

以下、本発明の実施例について説明する。

実施例 高純度コバルト金属塊10gをルツボ内に挿入
し、第２図に示した高真空イオンプレーテイング
蒸着装置を用いて厚み15μのポリエチレンテレフ
タレートの基材上に下記条件で２層のコバルト強
磁性層と２層の酸化コバルト層を有する磁気記録
媒体を作成した。

真空度条件 初期真空度：２×10^-6トール 酸素ガス導入条件 酸素ガス分圧：１×10^-4トール ルツボ条件 ルツボ温度：1800℃ ルツボ材質：高純度カーボン コバルト及び酸素分子イオン化条件 熱電子加速電圧：300V イオン化電流：50mA コバルトイオン及び酸素イオン加速条件 加速電圧：−1200V イオン電流：150μA 薄膜層の厚さ コバルト層：約700Å 酸化コバルト層：約100Å 得られた磁気記録媒体の磁気特性につき直流磁
化測定装置により測定したところ 抗磁力 Hc＝6200e（エルステツド） 残留磁束密度 Br＝9500ガウス 角形比 γ＝0.95 であつた。

比較例 １ 高純度コバルト金属塊10gをルツボ内に挿入
し、第２図に示した高真空イオンプレーテイング
蒸着装置を用いて厚さ10μのポリエチレンテレフ
タレートの基材上に下記の条件でコバルト強磁性
層を有する磁気記録媒体を作成した。

真空度条件 初期真空度：２×10^-6トール ルツボ条件 ルツボ温度：1800℃ ルツボ材質：高純度カーボン コバルトイオン化条件 熱電子加速電圧：300V イオン化電流：50mA コバルトイオン加速条件 加速電圧：−1200V イオン電流：150μA 得られた磁気記録媒体につきコバルト強磁性薄
膜層の厚みを繰り返し反射干渉法型膜厚測定器に
より測定したところ1500Åであつた。次いで該磁
気記録媒体の磁気特性につき直流磁化測定装置に
より測定したところ 抗磁力 Hc＝4100e（エルステツド） 残留磁束密度 Br＝7300ガウス 角形比 γ＝0.65 であつた。

比較例 ２ 高純度コバルト金属塊10gをルツボ内に挿入
し、第２図に示した高真空イオンプレーテイング
蒸着装置を用いて厚さ15μのポリエチレンテレフ
タレートの基材上に初期真空条件を９×10^-4トー
ルにした以外は実施例で行つたと同様にしてコバ
ルト強磁性層と酸化コバルト層を有する磁気記録
媒体を作成した。尚、酸素ガスの導入は、真空室
内を１×10^-6トールに減圧した後行つた。

コバルト強磁性層及び酸化コバルト層の形成の
過程において、第２図のイオン加速電極９、電極
１１２、フイラメント１１１及びガード１１３付
近に直流グロー放電が発生した。

得られた磁気記録媒体につきコバルト強磁性薄
膜層の厚み及び酸化コバルト層の厚みを繰り返し
反射干渉法型膜厚測定器により測定したところ、
コバルト強磁性薄膜層は約1000Åであり、酸化コ
バルト層は約100Åであつた。次いで該磁気記録
媒体の磁気特性につき直流磁化測定装置により測
定したところ 抗磁力 Hc＝3000e（エルステツド） 残留磁束密度 Br＝550ガウス 角形比 γ＝0.13 であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法で得られる磁気記録
媒体の一例を示す断面図、第２図は本発明の磁気
記録媒体の製造方法に用いられる装置の一例を示
す模型図である。 １……基材、２……強磁性体の非酸化物層、３
……強磁性体酸化物層、４……真空槽、５……真
空室、６……排気口、７……蒸着イオン源、８…
…フイルム状基材、９……イオン加速電極、１０
……蒸気発生部、１０１……ルツボ、１０２，１
１１……熱電子放出用フイラメント、１０３，１
１３……ガード、１１……蒸気イオン化部、１１
２……網状電極、１２……酸素供給装置、２１〜
25……電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ８×10^-4〜１×10^-8トールの高真空度に保た
   れた真空槽内に於て、ルツボ内の強磁性材料を加
   熱して蒸気化せしめた強磁性体粒子を電子発生装
   置から発生する電子を電界加速して衝撃すること
   によりイオン化し、該イオン化された強磁性体粒
   子を電界加速させて非磁性材料からなる基材に射
   突させることにより基材上に強磁性体の非酸化物
   の薄膜層を形成させ、次いで酸素分圧が８×10^-4
   〜１×10^-5トールの範囲に保たれる様に真空槽内
   に酸素含有ガスを導入し、蒸気化した強磁性体粒
   子と酸素分子を、電子発生装置から発生する電子
   を電界加速して衝撃することによりイオン化し、
   該イオン化された強磁性体粒子と酸素分子を電界
   加速させて前記強磁性体の非酸化物の薄膜層上に
   射突させることにより強磁性体の非酸化物の薄膜
   層上に該強磁性体の酸化物層を形成させ、前記強
   磁性体の非酸化物の薄膜層の形成と、上記酸化物
   層の形成とを交互に行つて複数層の強磁性体の非
   酸化物の薄膜層の間に強磁性体の酸化物層が介在
   せしめられた多層構造の蒸着層を前記基材上に形
   成させることを特徴とする磁気記録媒体の製造方
   法。