(57)【要約】【課題】電磁変換特性、走行安定性、および走行耐久性の向上を図った磁気記録媒体を提供する。【解決手段】非磁性支持体１上に、斜方蒸着により形成された膜厚２０ｎｍ以上５０ｎｍ以下の磁性層２を有し、非磁性支持体１の磁性層形成面には、突起が形成され、この突起高をｈ、突起幅をｗとし、磁性層を構成する磁性粒子の平均成長方向と非磁性支持体１面とのなす角度をθ、磁性層２の膜厚ｄとしたとき、Ｓ＝｛ｗ＋（ｄ／ｔａｎθ）｝／ｈが、１０以上２０以下となるものとした磁気記録媒体を提供する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【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ＳｉＯ２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，Ｎ２  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／ｍｍ２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／ｍ２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】
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【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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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