JPS6037524B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はクラスターィオンビーム法により磁気記録媒体
を製造する方法に関するものである。

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、これを非磁性基材上に塗布した磁気
記録媒体が広く用いられてきた。しかしながら、近年、
情報の高密度記録化という要請は該磁気記録媒体に対し
ても強く、種々の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
った。

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、緑式〆ッキ
法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティ
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って得られる磁気
記録媒体は、それぞれに欠点があり実用上、種々の問題
点を有していた。

即ち、湿式メッキ、真空蒸着によっ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度強度が極めて低
いため、記録−再生時に於いて、磁気ヘッドとの接触走
査による機械的摩擦によって、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った。

又、スパッタリング法、イオンプレーテイング法によっ
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−放鷺又は高周波プラズマを利用
して薄膜形成を行なう方法であるため、残留ガスの取り
込み、不純物の混入などによって、強磁性体薄膜層の結
晶性に悪影響を及ぼし、角形比が４・さくなるほど、磁
気特性上に欠点があった。

又放電状態の不均一性に起因する膜品及び磁気特性上の
バラッキ、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。上記従来の薄膜形成法
によって得られる薄膜型の磁気記録媒体の欠点を抜本的
に解決するものとして、本発明者らは、先にクラスター
ィオンビ−ム法によって形成された磁性層を有する磁気
記録媒体（特晒昭一５４一２０９５７号）を提案した。

該磁気記録媒体は、高密度磁気記録媒体として実用に供
し得るものであったが、本発明者らは、更に磁気的性能
のすぐれた磁気記録媒体を得んと、鋭意研究を重ねた結
果、基材に対して３０ｏ以上の入射角を有するクラスタ
ーィオンビームを基材に射突せしめることで形成される
磁性薄膜層が、磁化容易軸の一鞠異方性を示し、該鞠方
向の抗磁力が飛躍的に増大することを見出し本発明に到
ったものである。一般に、磁性層の面内特定方向に磁化
容易方向を有するということは、該方向に対する磁化特
性が向上するという好ましい結果を与える。

即ち抗磁力が大となり、磁化曲線の角形比が向上すると
いう効果を発現せしめるため、磁性層面内長手方向の磁
化特性を利用する磁気テープの如き磁気記録媒体には最
も好ましい特性を与えるのである。従って本発明の目的
とするところは、高密度記録に適する磁気特性を有しか
つ磁気ヘッドへの接触走行によっても磁性層の剥離、摩
滅、損傷がないように改善された繰り返し使用に耐える
磁気記録媒体の製造方法を提供することにある。本発明
の要旨は、非磁性材料からなる基村上にクラス夕一イオ
ンビーム蒸着法により強磁性体の薄膜を形成する際に、
該基材の法線に対して３０ｏ以上の入射角を有するクラ
スターィオンビームを該基材表面上に射突せしめること
を特徴とする磁気記録媒体の製造方法に存する。

次に本発明につき更に詳細に説明する。本発明に於いて
使用される非磁性体材料からなる基村とは、ポリ塩化ビ
ニル、ポリフッ化ビニル、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し−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
シド、ポリエーテルサルフオン、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
材料、嫌縞体、磁器、陶器、ガラスなどのセラミック材
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って適宜定められればよ
く、例えば、テープ、フィルム、ディスク、ドラム等の
形状で使用される。

本発明に於いては、上記基材上に磁性層としてクラス夕
一イオンビーム蒸着法により強磁性体の薄膜が形成され
る。

本発明に係るクラス夕一イオンビーム蒸着法とは、１０
‐４トールから１０‐３トールの高真空に排気された真
空槽内に於いて、強磁性体薄膜を形成し得る材料が供給
された噴出孔を有する密閉型ルッボを加熱し、ルッボ内
蒸気圧を１０‐２トール以上として前記噴出孔から該蒸
気を噴出せしめることによって、５０の固〜２，００の
固の該材料の原子から構成されるクラスターを形成し、
更に該クラスターを電子衝撃により電離してクラスター
ィオンとし、該クラスターィオンを電界効果により集中
、加速して、数ｅＶ〜数千乍Ｖの高エネルギーが付与さ
れたクラスターィオンビームとなし、該クラス夕−イオ
ンビームを前記基材表面上に射突せしめることによって
薄膜を形成するものである。

クラス夕一イオンビーム蒸着法は、基材表面に射突され
る主として強磁性金属原子からなるクラスターィオンが
射突時のエネルギーで個々の原子状粒子に分解して該表
面上を移動するマィグレーション効果、又該表面に射突
したときのエネルギーの一部が熱エネルギーに変換され
て局部的に温度を上昇させるいわゆる蒸着膜表面の自己
加熱効果、及びイオンの存在による化学的活性効果など
によって、薄膜が形成されるため、結晶性の良好な磁性
薄膜が得られるとともに、上記の効果により特に基材加
熱という操作を必要としないということで、ポリエチレ
ンテレフタレートの如き低軟化温度の高分子材料を基材
として用いる磁気記録媒体に好適に適用ができるのであ
る。本発明に於いて強磁性薄膜層を形成するために、ク
ラスターィオン源の密閉型ルッボ内に供給されれる材料
としては、コバルト、コバルトを含有する合金、及びコ
バルトと他の元素との混合物よりなる群から選ばれた１
種若しくは２種以上の材料から構成されるのが好ましい
。

上言己コバルトを含有する合金としては、コバルトと、
例えば、リン、クロム、銅、鉄、ニッケル、マンガン、
金、イットリウム、チタン、ビスマス、ランタン等との
合金の他、ニッケルーコバルトーリン合金、コバルト−
鉄−ニッケル合金、コバルトービスマスーリン合金など
の三元合金などがあげられる。

又上記コバルトと他の元素との混合物としては、該他の
元素が例えば、リン、クロム、銅、鉄、ニッケル、マン
ガン、金、チタン、イットリウム、ビスマス、ランタン
等のものを言い該元素の１種若しくは２種以上が選択使
用される。本発明に於いては、前記基材上にクラス夕一
イオンビーム蒸着法によって強磁性体の薄膜を形成する
際に、クラスターィオンビームを該基材の法線に対して
３００以上の入射角を有するようにして該基材表面上に
射突せしめるのである。

そうすると、磁化容易軸が一触異方性を示し該鞠方向の
抗磁力が飛躍的に増大した強磁性体の薄膜が基材上に形
成されるのである。クラスターィオンピームが基材に射
突する際、基村の法線に対して３００以上の入射角を有
して射突すると、機構は明確ではないが、核形成、結晶
成長という薄膜形成過程に於いて、前記マィグレーショ
ン現象に方向依存性を生じることが推定され、得られる
磁性薄膜の結晶軸の配向をひきおこし、これによって磁
化容易軸の一軸異方性が発現し、磁気特性上好ましい結
果を与えるものと考えられる。

強磁性体薄膜の厚みとしては０．０２〜１山の範囲が好
ましい。

次に本発明につき更に詳細に図面に従い説明する。

第１図は、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法を実施
する装置の一例を示す態様図である。

真空槽１内の真空室２は排気管３に連結される排気系装
置４によって１×１０‐８トールまでの高真空に排気す
ることができる。真空室２内には、クラスターィオン源
ユニット５（但し電源回路等は記載していない）、フィ
ルム状基材６、その供給ロール７と巻取ロール８及びク
ラスターィオンビームのフィルム状基材６に対する入射
角を制御するための上下可動ロール９が設置されている
。第２図は、クラスターィオン源ユニット５の詳細断面
説明図であり、クラスター発生部１５とクラスターのイ
オン化部１９とクラスターィオン加速電極２０とから構
成されている。

クラスター発生部１５は、噴出孔１０を有する密閉型の
ルッボ１１と、抵抗加熱用ヒーター１２と、水袷機構１
３を有する電極１４とから構成されており、クラスター
のイオン化部１９は、熱電子放出用のフィラメント１６
と、放出された電子を電界加速する網状電極１７、及び
電界制御のためのガード１８とで構成されている。

更に第２図には、クラスターィオン源ユニット５を作動
させるための真空槽１外に設置された電源とその回路が
示されている。

次に上述の装置により本発明に於ける磁気記録媒体を製
造する場合につき、その動作を説明する。

先ず、第１図に示したように、ポリエチレンテレフタレ
ートフィルムの如き非磁性基材６の巻かれた供給ロール
７を設置し、該基材フィルム６を可動ロール９に沿わせ
巻取ロール８に巻き取られるように配置する。

クラスターィオン源ユニット５の密閉型ルッボ１１内に
、強磁性薄膜を形成し得る材料を供給し、該クラスター
ィオン源ユニット５を第１図の如く設置する。

次いで可動ロール９を調節し基材フィルム６に対して、
クラスターイオンビームの入射角が３０ｏ以上となるよ
うにする。クラスターィオソビームの入射角とは第３図
に示すように、クラスターイオン源ユニット５からのク
ラスターィオンビームの中心鞠２５と、基材６の法線２
６のなす角度ひをさす。

次いで、排気管３から排気系装置４によって真空室２を
１０‐４トールから１０‐８トール（通常は、１０‐５
ト−ルから１０‐６トール）の高真空に排気するが、こ
の時フィルム状基材６の表面に存在する吸着物及び供給
ロール７中に巻き込まれている空気を脱気するため巻き
取り巻き戻しをすることが好ましい。

真空室２の真空度が一定になったところで、蝿源２１に
より電極１４を介して抵抗加熱用ヒーター１２を通電加
熱せしめ、密閉型ルッポ１１内の蒸気圧が１０‐２トー
ルから数トールとなるようにし、噴出孔１０から１′１
００以下の気圧領域にある真空室２内に蒸気を噴出せし
める。

該噴出孔１０から噴出された原子状の蒸気粒子は、断熱
膨張により過冷却状態となり、該原子からなるファンデ
ルワールスカにより緩く結合した塊状粒子集団いわゆる
クラスターを形成する。

イオン化部１９に於いて、電源２２によりフィラメント
１６を通電加熱することで、熱電子を放出させ、該電子
を電源２３により１００Ｖから１，０００Ｖの正の直流
電圧を印加された網状電極１７によって電界加速し、上
記生成したクラスターと衡突せしめてこれをイオン化す
る。イオン化されたクラスターィオンは正の荷電状態に
あるので、これを電源２４により加速電極２０に１００
Ｖから１０ＫＶの負の直流電圧を印加することで加速し
、高運動エネルギーを付与する。かくして電界加速され
たクラスターィオンは、ビーム状に、入射角が３０ｏ以
上に設置された基材の表面に射突し、薄膜形成がなされ
るのである。上述のとおり、本発明磁気記録媒体の製造
方法は、非磁性材料からなる基材の法線に対して３０ｏ
以上の入射角を有するクラスターィオンビームを該基材
表面上に射突せしめて強磁性体の薄膜を形成しているか
ら、形成された強磁性体薄膜は磁化容易軸が一触異方性
を示し該軸方向の抗磁力が飛躍的に増大した磁気特性の
優れたものとなるのである。

更に本発明に於いては、高エネルギー状態のクラスター
ィオンビームを基村に射突せしめて薄膜形成するため、
得られる磁性層は、基材との密着強度及びパッキング密
度が大きく、かつ表面平滑度が高く形成されるので、磁
気記録媒体として、耐摩耗性、耐ヘッドクラッシュ性に
特に優れたものとなるのである。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例 １ 第２図で示した形状のクラスターィオン源ユニット５が
装填された第１図で示した構成からなるクラス夕−イオ
ンビーム蒸着装層を使用し、密閉型ルッポ１ １にコバ
ルト塊（純度９９．９９％）１０夕を供給し、基村とし
て厚さ１５山のポリエチレンテレフタレートのフィルム
を第１図に示すように供給ロール７、可動ロール９、巻
き取りロール８に配置し、第１表に示す条件でクラス夕
−イオンビーム蒸着を行なった。

なおロール駆動は行なわず、可動ロール９にて、クラス
ターィオンビ−ムの入射角のみの調整を行ない、該入射
角を３０ｏに設定した。

得られた磁気記録媒体のコバルトからなる蒸着磁性層の
厚みを反射干渉型膜厚測定器で測定したところ約１，２
００オングストロームであった。

蒸着磁性層とポリエチレンテレフタレート基材との密着
強度を調べるためセロハンテープによる剥離試験をした
ところ蒸着磁性層の剥離は全くなかった。又磁気特性を
調べるために直流磁化測定装置にて、磁性層の残留磁束
密度、抗磁力、及び角形比を測定した。

結果は第１表に示すように磁気特性の優れたものであっ
た。実施例 ２ 実施例１と同様にして、第１表に示す条件にて、クラス
ターィオンビーム入射角を４５ｏに設定し、ポリエチレ
ンテレフタレートフイルム上にコバルトからなる磁性層
をクラス夕一イオンビーム蒸着した。

蒸着磁性層の厚みは、実施例１で行なったと同様にして
測定したところ約１，０００オングストロ−ムであった
。

又実施例１で行なったと同様にして密着強度をセロハン
テープにより剥離試験を行なったところ全く剥離は生じ
なかった。

又実施例１で行なったと同様にして磁気特性を測定した
結果を第１表に示す。実施例 ３ 実施例１と同様にして第１表に示す条件にて、クラスタ
ーィオンビーム入射角を６００に設定し、ポリエチレン
テレフタレートフイルム上にコバルトからなる磁性層を
クラス夕−イオンビーム蒸着した。

蒸着磁性層の厚みは、実施例１で行なったと同様にして
測定したところ約９００オングストロームであった。

又実施例１で行なったと同様にして、密着強度をセロハ
ンテープによる剥離試験を行なったところ全く剥離を生
じなかった。

又実施例１で行なったと同様にして磁気特性を測定した
結果を第１表に示す。

実施例 ４ 実施例１で使用したクラス夕−イオンビーム蒸着装置に
て密閉型ルッボ１１にコバルトークロム合金塊（クロム
７ｗｔ％）を供給し、基材として厚さ１５ムのポリエチ
レンテレフタレートのフィルムを第１図に示すように供
給ロール７、可動ロール９、巻き取りロール８に配置し
、第１表に示した条件でクラスターィオンビーム葵着を
行なった。

尚、クラスターィオンピームの基村に対する入射角は６
０ｏであり、ロール駆動によるフィルム走行速度は働舷
／ｍｉｎであった。得られた磁気記録媒体のコバルトー
クロム合金組成からなる蒸着磁性層の厚みは実施例１で
行なったと同様にして測定したところ約９００オングス
トロームであり、又セロハンテープによる剥離試験では
全く剥離は生じなかった。又実施例１で行なったと同様
にして磁気特性を測定した結果第１表に示す如く良好で
あった。

比較例実施例１と同様にして第１表に示す条件にて、ク
ラスターィオンビーム入射角をｏｏに設定しポリエチレ
ンテレフタレートフイルム上にコバルトからなる磁性層
をクラス夕一イオンビーム蒸着した。

葵着磁性層の厚みは、実施例１で行なったと同様にして
測定したところ約１，５００オングストロームであった
。

又実施例１で行なったと同様にして磁気特性を測定した
結果を第１表に示す。

第 １ 表 第１表の結果から、本発明方法による磁気記録媒体は抗
磁力が飛躍的に増大し磁気特性の優れたものになってい
ることがわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に用いる装置の一例を示す態様図、
第２図は第１図に示す装置中のクラス夕ーィオン源ユニ
ットの部分の一例を示す断面説明図、第３図は本発明方
法に於ける基材とクラスターィオンビームとの関係を示
す説明図である。 ５・・・・・・クラスターィオン源ユニット、６・・・
・・・基材フィルム、２５……クラスターィオンビーム
の中心軸、２６・・・・・・基材の法線。 ナ′囚 ナＺ凶 オ３四

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非磁性材料からなる基材上にクラスターイオンビー
   ム蒸着法により強磁性体の薄膜を形成する際に、該基材
   の法線に対して３０°以上の入射角を有するクラスター
   イオンビームを該基材表面上に射突せしめることを特徴
   とする磁気記録媒体の製造方法。 ２ 基材がポリエチレンテレフタレートフイルムである
   特許請求の範囲第１項記載の磁気記録媒体の製造方法。 ３ クラスターイオンビームがコバルトを含むものであ
   る特許請求の範囲第１項又は第２項記載の磁気記録媒体
   の製造方法。