JPS6037526B2 - 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、強磁性体合金薄膜を記録層とする磁気記録媒
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、湿式メッキ
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着強度が極めて低
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ー放電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、角形比が小さくなるなど、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腰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。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
ターィオンビーム法によって形成された磁性層を有する
磁気記録媒体（特願昭５４−２０９５７号）を提案した
。

該磁気記録媒体は、高密度記録媒体として既に実用に供
し得るものであったが、単一クラスターィオン源により
合金の磁・性層を形成する製造上に問題点を有していた
。即ち、強磁性体合金薄膜を単一クラス夕−イオン源に
より形成する場合、密閉型のるつばに蒸着材料として２
種以上の元素からなる粉体混合物、合金等を供給するが
、蒸着時のるつば加熱温度に於ける該２種以上の元素か
らなる蒸着材料の、それぞれの蒸気圧か異なる結果、形
成される強磁性合金薄膜の組成比と、るつぼに仕込まれ
る蒸発材料元素の組成比とが大きく異なり、磁性層の組
成制御が煩雑であった。

又長時間同一クラスターィオン源を用いて、連続的に長
尺の磁気記録媒体を製造する場合、特に磁気テープの如
き、磁気記録媒体の製造に於いては、るつぼに供給され
た蒸着材料元素の組成比が経時的に変化する結果、得ら
れる磁気記録媒体の磁気特性が微妙に変化する場合があ
った。

本発明者らは、上記製造上の問題点を解決し、更に磁気
的性能のすぐれた磁気記録媒体を得んと、鋭意検討を重
ねた結果、形成する強磁性合金の各成分につき、クラス
ターィオン源及び他の蒸発源を利用して、各々単一成分
の蒸発源とし、同時に各成分のクラスターィオンピーム
及び蒸発粒子又はイオンビーム等を基材に入射せしめて
強磁性合金薄膜層を形成する磁気記録媒体の製造方法が
、磁性層の合金組成の制御が容易でかつ、隆時的に安定
な組成を保持し得ることを見出して本発明に到ったもの
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鞍触走行によって
も磁性層の剥離、摩滅、損傷がないように改善された強
磁性体合金薄膜からなる磁性層を有する磁気記録媒体を
容易にかつ経時的に安定して得られ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材上に、クラス
ターィオン源から発生するコバルト原子よりなるクラス
ターィオンビームを射突せしめると共に他の蒸発源から
コバルト以外の元素よりなる材料を蒸発せしめて強磁性
体合金薄膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の
製造方法に存する。

以下本発明につき詳細に説明する。

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
金等の非磁性金属材料、焼緒体、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。

本発明に係るコバルト原子からなるクラス夕−イオンビ
ームとは、１０‐４トールから１０‐８トールの高真空
に排気された真空槽内に於いて、コバルトが供給された
噴出孔を有する密閉型るつぼを加熱し、るつぼ内蒸気圧
を１０‐２トール以上として前記噴出孔から該コバルト
蒸気を噴出せしめることによって、５００個〜２００針
固のコバルト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〜数千も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をいうのである。

該クラスターィ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コバル
ト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、該磁
性薄膜は基材との密着強度が、大きく、又上記の効果に
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、強磁性体合金薄膜
を形成するために、コバルト以外の元素からなる材料を
蒸発せしめる他の蒸発源とは、クラスターィオン源、中
性クラスターを発生するクラスター発生源、原子状蒸発
粒子のイオンを発生するイオン源、原子状蒸発粒子を発
生する蒸発源、等である。

クラスターイオン源とは上記コバルト原子からなるクラ
スターィオンビームを発生せしめる装置と同一のもので
ある。

クラスター蒸発源とは、上記クラスターィオン源に於い
て、クラスターをイオン化して加速する部分のないもの
であって、荷電状態にない中性のクラスターを発生する
蒸発源である。

原子状蒸発粒子のイオンを発生するイオン源とは、蒸着
材料を開放状態で加熱し原子状蒸発粒子を生成せしめて
、かつこれを高真空中に於て該原子状蒸発粒子をイオン
化するための装置をかね備えた、イオン源である。

原子状蒸発粒子を発生する蒸発源とは上記イオン源に於
いてイオン化するための装置がないものを言い、具体的
には、真空蒸着法、イオンプレーティング法等で広く用
いられている開放型の電子ビーム型蒸発源、抵抗加熱型
蒸発源、誘導加熱型蒸発源及び閉鎖型のクヌードセンセ
ル蒸発源などの使用が可能である。

本発明に於いては、強磁性体合金薄膜を形成するために
コバルトを蒸着材料としたクラスターィオンビーム源を
使用するが、上記他の蒸発源に供給するコバルト以外の
元素よりなる材料としては、鉄、ニッケル、リン、クロ
ム、銅、マンガン、金、ケイ素、チタン、サマリウム、
イットリウムなどが使用される。

本発明に於いては、他の蒸発源からコバルト以外の元素
よりなる材料を蒸発させると共に高エネルギー状態のコ
バルト原子よりなるクラスターィオンビームを基材に射
突せしめるから、上記コバルト以外の元素が取り込まれ
コバルト合金の薄膜が形成され、該コバルト合金の薄膜
からなる磁性層は、基村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、磁気記録
媒体として、耐摩耗性、耐ヘッドクラッシュ性に優れた
ものとなるのである。

次に本発明の詳細を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明にかか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説明図である。真空槽１内の真
空室２は排気口３に連結される排気系装置（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。真空槽１内にはクラスターィオン源４
、原子状蒸発粒子を発生する蒸発源５、イオン加速電極
６、フィルム状基材７、基材７の供給ロール８と巻き取
りロール９（但しロール駆動装置は図示されていない）
が設置されている。

クラスターィオン源４は噴出孔１０を有する密閉型のる
つば１１と抵抗加熱用ヒーター１２と水冷機構を有する
電極１３，１４とから構成されるクラスター発生部と、
熱電子放出用のフィラメント１５と放出された電子を電
界加速する網状電極１６、及び電界制御のためのガード
１７とで構成されるクラスターのイオン化部及び該クラ
スターィオン源を動作させるための電源１８〜２１とそ
の回路が設けられている。

蒸発源５は、導電性を有しかつ接地されている開放型の
るつば２２と熱電子放出用のフィラメント２３と電界制
御のためのガード２４と該蒸発源５を動作させるための
電源２５，２６及びその回路が設けられている。

次に上述の装置によりり本発明に於ける強磁性体合金薄
膜を有す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７の巻かれた供給ロール８
を設置し、該基村フィルム７を巻取ロール９に巻き取ら
れるようにする。

クラスターィオン源４のるつぼ１ １内にコバルト金属
塊を供給し、該クラスターィオン源４を第１図の如く設
置する。又、蒸発源５のるつぼ２２に、前述のコバルト
以外の元素よりなる材料を供給し、該蒸発源を第１図の
如く設置する。

次いで、排気口３から排気系装置により真空室２を１０
‐４トールから１０‐８トール（通常は１０‐５トール
から１０‐６トール）の高真空に排気する。

真空室２の真空度が一定になったところで、電源１８に
より電極１３，１４を介して抵抗加熱用ヒーター１２を
通電加熱せしめ、密閉型るつぼ１１内の蒸気圧が１０２
ト−ルから数トールとなるようにし、噴出孔１ ０から
１／Ｉ００以下の気圧領域にある真空室２内にコバルト
蒸気を噴出せしめる。該噴出孔１０から噴出された原子
状のコバルト蒸気粒子は、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。
イオン化部に於いて、電源１９によりフィラメント１５
を通電加熱することで、熱電子を放出させ、該電子を電
源２０により１００Ｖから１０００Ｖの負の直流電圧を
印加されたフィラメント１５と接地された網状電極１６
によって電界加速し、上記生成したクラス夕−と衝突せ
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２１により加速電極６に１００Ｖ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
ス夕−イオンは、ビーム状に、基材７に高エネルギー状
態で射突する。、一方蒸発源５に於いては、電源２５に
よりフィラメント２３を通電加熱せしめ、熱電子を放出
させ、かつ該フィラメント２３に電源２６により負の直
流電圧を印加することで該放出電子を電界加速させて、
るつぼ２２をボンバートし、るつぼ２２を加熱し蒸着材
料を蒸発させる。

そうすると、該蒸着材料の蒸気が前記コバルトクラスタ
ーィオンビームと共に基村７上に蒸着し、コバルト合金
の薄膜が形成される。コバルト合金薄膜の組成は、コバ
ルトクラスターイオンビーム密度及びコバルト以外の元
素からなる材料の蒸気量を、それぞれのるつぼ加熱温度
を調節することで制御し、安定したところで、ロール駆
動系装置により基材７を移動し、連続的に該基村７上に
強磁性体コバルト合金薄膜を形成するのである。

本発明磁気記録媒体の製造方法は、非磁性材料からなる
基材上にクラスターイオン源から発生するコバルト原子
よりなるクラスターイオンビーム ′を射突せしめると
共に他の蒸発源からコバルト以外の元素よりなる材料を
蒸発せしめて強磁性体合金薄膜を形成するので、強磁性
体合金薄膜からなる磁性層の合金組成の制御が容易で且
つ製造に於いて経時的に安定な組成を保持し得、また形
成される磁性層は剥離、摩滅、損傷等が改善された繰返
し使用に耐え得るものとなる。

以下に本発明の実施例を示す。

実施例 第１図に示した装置を使用し、クラスターィオン源４の
密閉型るつぼ１１にコバルト金属塊（純度９９．９９％
）１０夕を供給し、原子状蒸発粒子発生源５のるつぼ２
２にクロム金属塊（純度９９．９９％）１０夕を供給し
た。

又非磁性基材として厚さ１５ｒのポＩＪエチレンテレフ
タレ−トのフィルムを第１図に示すように供給ロール８
に設置し、巻き取りロール９に巻き取られるように配置
し、第１表及び第２表に示したクラスターィオン源４及
び原子状蒸発粒子発生源５の動作条件にて強磁性薄膜を
形成した。

尚、真空室２の真空度は初期真空度が８×１０‐７トー
ルであり、蒸着中真空度は１×１０‐５トールであった
。

第１表 クラスターイオン源４ 動作条件 第２表 原子伏蒸発粒子 動作条件 得られた磁気記録媒体につき、磁性層の厚みを反射干渉
型膜厚測定器にて測定したところ約１５００オングスト
ロームであった。

又磁性層組成を発光分析により分析したところＣｏ組成
が９４．５重量％、Ｃｒ組成が５．５重量％の磁性層で
あった。

又、磁気基本特性につき直流磁化Ｂ一日特性自動記録装
置（理研電子株式会社製ＢＨＨ−５０）にて測定したと
ころ、抗磁力６２０ェルステッド、残留磁束密度８３０
０ガウス、角形比０．９０であり、かつ、均質な磁気特
性を有する磁気記録媒体であった。

更に市販のオープンリール型テープレコーダーを用いて
、テープ走行速度９．５肌／ｓｅｃ、再生状態の使用条
件下で、エンドレステープ状にした該磁気記録媒体の磁
性層摩耗試験を行なったところ、１０の画のヘッド通過
繰返し再生に於いても、剥離、脱落などは認められず、
又肉眼で明瞭な摩耗跡は認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法を実施する装置の一例を示す説明図
である。 １・・…・真空槽、４・・・・・・クラスターィオン源
、５・・・・・・蒸発源、６・・・・・・イオン加速電
極、７・・・・・・フィルム基材。 第１・図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 非磁性材料からなる基材上に、クラスターイオン源
   から発生するコバルト原子よりなるクラスターイオンビ
   ームを射突せしめると共に他の蒸発源からコバルト以外
   の元素よりなる材料を蒸発せしめて強磁性体合金薄膜を
   形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 ２ 他の蒸発源がクラスターイオン源である特許請求の
   範囲第１項記載の磁気記録媒体の製造方法。 ３ 他の蒸発源が原子状蒸発粒子のイオンを発生するイ
   オン源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。 ４ 他の蒸発源が原子状蒸発粒子を発生する蒸発源であ
   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
   。 ５ コバルト以外の元素がクロムである特許請求の範囲
   第１項、第２項、第３項又は第４項記載の磁気記録媒体
   の製造方法。