JPH02192011A - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は強磁性金属薄膜を磁性層とする磁気記録媒体及
びその製造方法に関する。

（ロ）従来の技術 近年高密度磁気記録の要求の高まりに対応して真空蒸着
、イオンブレーティング、スパッタリング等の方法によ
り非磁性基板上に強磁性金属からなる薄膜を形成した金
属薄膜型の磁気記録媒体の開発が進められている。この
金属薄膜型の媒体の中でも最も実用化に近いものとして
は、Ｃｏ−Ｎｉ系金属を非磁性基板上に真空蒸着する事
により形成したＣｏ−Ｎｉ系の磁気記録媒体が良く知ら
れている。このＣｏ−Ｎｉ系の磁気記録媒体は真空蒸着
によって磁性層を形成する際に酸素を導入することによ
り、磁気特性が改善されると同時に、膜硬度も改善され
る。

しかし乍ら、上述のように酸素を導入して形成されたＣ
ｏ−Ｎｉ系の磁気記録媒体は潤滑性に欠け、安定したテ
ープ走行が困難である。そこで、磁性層表面に液体潤滑
剤を塗布して、上述の欠点を解消した磁気記録媒体が多
く提案されている。

また、最近炭素のもつ潤滑性を活かして、金属薄膜型磁
気記録媒体表面にアモルファスカーボン（α−Ｃ）膜を
形成して潤滑作用を持たせる事が提案されている。この
アモルファスカーボン膜の形成方法としては、主にスパ
ッタリング法とＣＶＤ法があり、その製法及び薄膜形成
条件の変化によりアモルファスカーボン膜の膜特性（硬
度、潤滑性、透明度、比抵抗等）が大きく異なり、それ
に従って磁気記録媒体の潤滑保護膜としての性能も大き
く異なる。例えばスパッタリングによりアモルファスカ
ーボン膜形成では、ターゲットにグラファイトを用いて
Ａｒガスを導入した場合は潤滑性が優れているが膜硬度
が低いため、ヘッドとの摩擦により媒体に摩耗が生じる
。同じくグラファイトターゲットを用い、Ａ　ｒ　＋Ｈ
，混合ガスを導入してスパッタリングを行った場合は膜
硬度は高いが潤滑性の低い膜が形成され、摩擦力が大き
くなるため、やはりヘッドとの摩擦により媒体に傷が入
りやすい。

上述の様な硬質カーボンと潤滑性カーボンの欠点を互い
に解消したものとしては例えば特開昭６２−１．０９２
２０号公報（Ｇ１１Ｂ５／６６）等に示されているよう
に硬質カーボンの上に潤滑性カーボンを形成した磁気記
録媒体が提案されている。しかし乍ら、上記構造の磁気
記録媒体では、アモルファスカーボン膜が多層構造であ
るため、量産性に適しておらず、また、アモルファスカ
ーボン膜中にＡｒ原子等が入り込み、それが構造欠陥と
なり耐久性が低下する。

一方、ＣＶＤ法によるアモルファスカーボン膜の形成で
は、ＣＨ＊　　Ｈｚ混合ガスによるプラズマＣＶＤ法に
よって形成されるダイヤモンドライクカーボン（Ｄ　Ｌ
　Ｃ’）保護膜はアモルファスダイヤモンドと呼ばれる
ほど硬度が高く、従って引っかきテスト等による耐久性
も非常に高い事が知られている反面、硬度が高すぎるた
め蒸着テープ等のフレキシブル媒体へ応用した時に、表
面にクラック等が生じやすく、テープ走行中に膜剥れが
生じ易い。さらにＣＶＤ法で潤滑性アモルファスカーボ
ン膜を得るのは難しく現在の所アモルファス高分子炭化
水素膜（α−Ｃ−Ｈ重合膜）となり、この膜はある程度
の潤滑性は有するものの耐久性に劣っているため、スパ
ッタ法と同様に硬質カーボンと組み合わせた２層構造の
ものを用いる事になり量産性に問題がある。

また、特開昭６１−２３３４１２号公報（ＧｌＩ　Ｂ　
　５　／　６６　）には、磁性層上に比抵抗が１０２〜
１０’Ω・ｃｍのアモルファス状炭素よりなる保護層を
スパッタリングにより被着形成して、潤滑性及び耐摩耗
性を向上させた磁気記録媒体が示されている。

しかし乍ら、この磁気記録媒体においても、保護層中に
はスパッタリング工程中のＡｒガス等が不純物ガスとし
て含まれているため、保護層の比抵抗を１Ｏ−２〜１０
２Ω・Ｃｍと小さくすることは非常に難しく、製造が困
難である。また、上記公報に示されている磁気記録媒体
は、アルミニウム合金よりなる非磁性基板を用いたハー
ドディスクであり、上述のアモルファス状炭素よりなる
保護層を、ポリエチレンテレフタレート、ポリイミド等
よりなる高分子フィルムを非磁性基板とする磁気テープ
に用いた場合、必ずしも上記公報に示されているような
効果は得られなかった。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明は上記従来例の欠点に鑑み為されたものであり、
高分子フィルムよりなる非磁性基板を用いた場合におい
ても、耐久性及び潤滑性に優れた強磁性金属薄膜型の磁
気記録媒体及びその製造方法を提供することを目的とす
るものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の磁気記録媒体は、フィラーを含有しない高分子
フィルムよりなる非磁性基板上に強磁性金属薄膜を形成
し、該強磁性金属薄膜上に比抵抗が０，１Ω−ｃｍ以下
のアモルファスカーボン膜を形成したことを特徴とする
。

更に、本発明の磁気記録媒体は、前記アモルファスカー
ボン膜の炭素原子間の結合状態がＳＰ２混成軌道の共有
結合を主体とすることを特徴とする。

更に、本発明の磁気記録媒体は、前記アモルファスカー
ボン膜が不純物ガスを含有しないことを特徴とする。

更に、本発明の磁気記録媒体は、前記アモルファスカー
ボン膜上にフッ素系の液体潤滑剤からなる保護層を塗布
形成したことを特徴とする。

また、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、フィラーを
含有しない高分子フィルムよりなる非磁性基板上に強磁
性金属薄膜を形成し、該強磁性金属薄膜」二に真空蒸着
により炭素原子を被着してアモルファスカーボン膜を形
成することを特徴とする。

（ホ）作用 フィラーを含有しない非磁性基板上に強磁性金属薄膜を
介してアモルファスカーボン膜を形成した磁気記録媒体
では、大幅に耐久性が向上する。

更に、アモルファスカーボン膜内に不純物ガスを含有し
ない場合、前記アモルファスカーボン膜は比抵抗が小さ
くなり潤滑性が向上する。

更に、アモルファスカーボン膜上にフッ素系の液体潤滑
剤からなる保護層を塗布形成した場合、前記アモルファ
スカーボン膜表面に存在する多数の空孔に極性基を保有
する前記液体潤滑剤が入り込むことにより、磁気記録媒
体中に酸素、水分等が侵入するのが防止され、耐食性が
向上する。

また、上記製造方法に依れば、アモルファス力ボン膜は
不純物ガスを含有せず、ＳＰ’混成軌道の共有結合が主
体であるアモルファスカーボン膜が形成される。

（−・）実施例 以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を詳細に説明
する。

第１図は本実施例の磁気テープの構造を示す要部断面図
である。

本実施例の磁気テープは、フィラー（非磁性粒子）を含
有しないＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリ
エステル、ポリイミド、ポリアミド等の高分子フィルム
よりなる非磁性基板（１〕上にＣｏ−Ｎｉ系合金（Ｃｏ
−Ｃｒ系合金、ＦｅＮ）等の強磁性金属薄膜（２）が形
成されており、該強磁性金属薄膜（２）上にはアモルフ
ァスカーボン膜（３）が形成されている。前記アモルフ
ァスカーボン膜（３）は高真空中でカーボンソースを主
１ビーム等により加熱蒸発する真空蒸着法によって形成
され、その膜質はグラファイトと同様にＳＰ２混成軌道
での共有結合が主体であり、比抵抗が０．１Ω−ｃｍ以
下である。

本実施例では、フィラーを含有しないＰ　Ｅ　ＴよＩ）
なる厚さ９Ωｍ、最大表面粗さＲｍａｘｌＯＯ人の非磁
性フィルム基板上に酸素雰囲気中で斜め蒸着を行うこと
によりＣｏ−Ｎｉ合令（Ｃｏ−８０ｗ　ｔ％、Ｎｉ：２
Ωｗｔ％）よりなる厚さ２０００人の強磁性金属薄膜を
形成し、その＠ｌ×１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空中で
グラファイトソースを用いて電子ビーム蒸着を行うこと
により前記強磁性金属薄膜、］−に厚さ１００人のアモ
ルファスカーボン膜を形成して試料１の磁気テープを形
成した。前記アモルファスカーボン膜の形成は、基板温
度１００℃以下、電子銃の出力４ＫＷ以上で行う。尚、
電子銃の出力が４ＫＷ未濃の場合、アモルファスカーボ
ンの被着力が不十分である。

また、比較例として、以下に示す試料２〜５を作成した
。

試料２ アモルファスカーボン膜の代りに厚さ１００人のダイヤ
モンドライクカーボン膜を形成した以外は試料１と同様
にして磁気テープを作成した。前記ダイヤモンドカーボ
ン膜の形成はＲＦスパッタ装置によりＡ　ｒ＋Ｈｔ　（
１：　１）ガスを５ｍＴ。

ｒｒ導入し、グラファイトカーボンのターゲットを用い
て行った。

試料２ アモルファスカーボン膜の代りに厚さ１００人の潤潮性
カーボン膜を形成した以外は試料１と同様にして磁気テ
ープを作成した。前記潤滑性カーボン膜の形成はＲＦス
パッタ装置によりＡｒガスを５ｍＴｏ　ｒ　ｒ導入し、
グラファイトカーボンのターゲットを用いて行った。

試料４ アモルファスカーボン膜の代りに厚さ５０人のダイヤモ
ンドライクカーボン膜を形成し、該ダイヤモンドライク
カーボン膜上に厚さ５０人の潤滑性カーボン膜を形成し
た以外は試料１と同様にして磁気テープを作成した。前
記ダイヤモンドライクカーボン膜及び前記潤滑性カーボ
ン膜の形成は夫々試料２、試料３と同じである。

試料５ アモルファスカーボン膜の代りに、強磁性金属薄膜」−
に液体潤滑剤を厚さ１００人程度量布した以外は試料１
と同様にして磁気テープを作成した。

次に、上述の試料１〜５の磁気テープの摩擦係数、比抵
抗、スチル耐久性、出力変動及びへ・ンド目づまりにつ
いて測定し、その結果を下記の第１表に示す。尚、スチ
ル耐久性は出力が急激に低下し、媒体に傷が入るまでの
時間を示し、出力変動は１００回の繰り返し再生を行っ
た時の７　Ｍ　Ｈ２の再生出力の最大値と最小値の差か
ら求めた値を示し、ヘッド目づまりは１００回の繰り返
し再生中に７　Ｍ　Ｈｚの再生出力が６ｄＢ以上低下し
た回数を示している。

第　　１　　表 上記第１表から判るように、ダイヤモンドライクカーボ
ン膜を形成した試料２では摩擦係数が大きいため、出力
変動が大きく出力安定性に欠け、スチル耐久性も悪い、
また、ダイヤモンドライクカーボン膜と潤滑性カーボン
膜とを設けた試料４はスチル耐久性が１８０ｍ１ｎ以−
ヒと良いが、出力変動がやや悪い。また、ヘッド目づま
りに関しては比較例の試料２〜５全てで発生したのに対
し、実施例の試料１では全く発生しなかった。以上のよ
うに本実施例の磁気テープのアモルファスカーボン膜は
表面潤滑性及び耐久性に優れており、媒体保護膜に非常
に適している。

尚、試料１〜３の磁気テープのカーボン膜についてＸ線
回折を行った結果、試料１〜３のカーボン膜は全て回折
ピークが見られず、アモルファス構造であることが確認
した。

次に、試料１と同様にして非磁性フィルム基板上にＣｏ
−Ｎｉ合金の強磁性金属薄膜を形成した後、第２図に示
す装置を用いて前記強磁性金属薄膜上にアモルファスカ
ーボン膜を形成した。

第２図中、（４）は排気系（５）により内部１×１０−
”Ｔｏｒｒ以下の高真空に保たれた真空槽で、該真空槽
（４）の内部にはるつぼ（６）、冷却ローラ（７）、送
出しローラ（８）、巻取りローラ（９）、カウフマン型
のイオン源（１０）が配設されている。前記るつぼ（６
）内には蒸発源である純度９９．９％のグラファイトソ
ース（１１）が収納されている。（１２）は開口部（１
３）を備える遮へい板であり、蒸発角度θ１を規定する
。（１４）は前述の工程で非磁性フィルム基板上にＣｏ
−Ｎｉ合金の強磁性金属薄膜が形成された磁性フィルム
であり、該磁性フィルム（１４）は送出しローラ（８）
から送出され冷却ローラ（７）を介して巻取りローラ（
９）に巻取られる。前記イオン源（１０）はガス導入管
（１５）からの純度９９．９９９％のＡｒガスをイオン
化し、Ａｒイオン（１６）を前記遮へい板（１２）の開
口部（１３）を通して磁性フィルム（１４）に照射する
。尚、Ａｒイオン照射中の真空槽（４）内の真空度は８
Ｘ１０−’Ｔ。

ｒｒである。

この真空蒸着装置によるアモルファスカーボン膜の形成
は、先ず前記イオン源（１０）からＡｒイオンを引き出
し前記磁性フィルム（１４）に向けて照射した状態で、
グラファイトソース（１１）を昇華させ、炭素の気体（
１７）を前記遮へい板（１２）の開口部（１３）を通し
て前記冷却ローラ（７）上の磁性フィルム（１４）の強
磁性金属薄膜上に炭素原子を蒸着することにより行われ
る。

本実施例では、上記製造装置において、成膜速度２００
人／ｍ　ｉ　ｎ、　Ａ　ｒイオン電圧がＩＫＶの条件下
でＡｒイオンのイオン電流密度を色々と変えて厚さ１０
０人のアモルファスカーボン膜を形成して試料を作成し
、これら試料の比抵抗、スチル耐久性及びヘッド目づま
りについて測定評価した。その結果を第３図に示す。尚
、これらの測定評価基準は上述の試料１〜５の時と同じ
である。

第３図から判るように、イオン電流密度がＯｍＡ　／　
ｃｍ　”、即ちＡｒイオンを照射せず、電子ビムによる
蒸着のみでＣｏ−Ｎｉ合金のアモルファスカーボン膜を
形成した比抵抗Ｏ１１Ω−ｃｍ以下の試料はヘッド目づ
まりが発生せず、スチル耐久性が最も良好である。

第４図は各アモルファスカーボン膜の比抵抗値を示す図
である。

この第４図から判るようにＳＰ２混成軌道の結合性が高
い程、比抵抗は小さくなる。本発明の真空蒸着法で形成
されたアモルファスカーボン膜の比抵抗は１０−１〜１
０−Ω−ｃｍの範囲内にある。

次に、比較例として以下に示す試料６．７を作成した。

試料６ 平均粒径１０００人の酸化シリコンよりなるフィラーを
密度２００００個／ｃｍ　’で含有するＰＥＴよりなる
厚さ９μｍ、最大表面粗さ２５０人、平均表面粗さ１４
０Ａの非磁性フィルム基板上に上述の実施例（試料ｌ）
と同様にしてＣｏ−Ｎ１合金の強磁性金属薄膜及びアモ
ルファス力ボン膜を形成して試料６の磁気テープを作成
した。

試料７ アモルファスカーボン膜の代りに強磁性金属薄膜上にフ
ッ素系の液体潤滑剤よりなる厚さ１００人程度量保護層
を塗布形成した以外は試料６同様にして磁気テープを作
成した。

次に、上述の試料１．５．６．７の磁気テープをスチル
再生した時の再生出力のスチル再生時間による変化を測
定し、その結果を第５図〜第８図に夫々示す。尚、上記
試料１．５．６．７の非磁性基板と保護層との組み合せ
は下記の第２表に示す通りである。

第　　２　　表 第５図〜第８図から判るように試料１はスチル再生時間
が１８０分経過しても再生出力は低下しなかったのに対
し、試料５は１１０分前後、試料７は１２０分前後で再
生出力はほとんど０になった。また、試料６においては
スチル再生時間が４分程で再生出力はほとんどＯになっ
た。

即ち、以上の結果がらアモルファスカーボン膜は非磁性
基板としてフィラーを含有しない基板を用いた時に、ス
チル耐久性を向上させるものであり、フィラーを含有す
る基板を用いた時には、却ってスチル耐久性を悪化させ
ることが判る。

次に、本実施例（試料１）において、アモルファスカー
ボン膜の膜厚を１５０人（試料Ａ）、２５０Ａ（試料Ｂ
）、３５０人（試料Ｃ）と変えて３種類の磁気テープを
形成し、各磁気テープのスチル再生出力のスチル時間に
よる変化及び記録周波数７　Ｍ　Ｈｚ、１０ＭＨｚにお
ける最大再生出方を測定した。また、比較例としてフィ
ラーを含有するＰＥＴ基板上にＣｏ−Ｎｉ合金よりなる
膜厚が約２００　ＯＡの強磁性金属薄膜を被着形成し、
更にその上にフッ素系の液体潤滑剤よりなる厚さ約３０
人の保護層を塗布形成して磁気テープ（試料１））を作
成し、該磁気テープのスチル再生出方のスチル時間によ
る変化及び記録周波数７ＭＨｚ、１０ＭＨ２における最
大再生出力を測定した。以上の測定結果を下記の第３表
に示す。尚、上記スチル再生出方は温度２５℃、温度６
５％の環境条件下で規定し、その値は初期出力に対して
の低下率である。また、上記最大再生出力は比較例（試
料Ｄ）を基準とした値である。

第　　３　　表 上記第３表から判るようにアモルファスカーボン膜を形
成した場合、その膜厚には関係なくスチル再生出力の低
力は抑えられる。また、アモルファスカーボン膜の膜厚
が１５ＯＡと薄い場合は１０ＭＩ−（２の短波長領域で
の最大再生出力が３．６ｄＢと大幅に向上する。しかし
乍ら、アモルファスカーボン膜の膜厚が３５０人と厚く
なると、最大再生出力は低下する。

次に、本発明の他の実施例の磁気テープについて説明す
る。

この他の実施例では、フィラーを含有しないＰＥＴより
なる厚さ９．４μｍの非磁性フィルム基板上に、真空度
ｌＸｌ０−’Ｔｏｒｒの条件下でＣ０Ｎ１合金（Ｃｏ：
８０ｗｔ％、Ｎ　ｉ　：　２０　ｗ　ｔ％）よりなる厚
さ１５００〜２０００人の強磁性金属薄膜を形成し、そ
の後真空度ｌＸｌ０−”Ｔ。

ｒｒの条件ト“でグラファイトソースを用いて電子ビー
ム蒸着法（加電力４ＫＷ）を行うことにより前記強磁性
金属薄膜トに厚さ８０〜１００Ａのアモルファスカーボ
ン膜を形成し、更にその上にパーフルオロアルキルカル
ボン酸よりなるフッ素系の液体潤溺剤をデイピング法に
より］、５Ｘ　１０ｍｇ　／　Ｃ＋１１　ｊ４ダーして
保護層を形成して試料８の磁気テープを作成した。

また、比較例として、試料８の磁気テープにおいてＣｏ
−Ｎｉ合金の強磁性金属薄膜」−にアモルファスカーボ
ン膜を形成せず、直接パーフルオロアルキルカルボン酸
よりなるフッ素系の液体潤滑剤をデイピング法により１
．５Ｘ　１０−”ｍ　ｇ　／　Ｃｍ２付与して保護層を
形成して試料９の磁気テープを作成した。

次に、上記試料８．９の磁気テープ及び上述の実施例の
試料ｌの磁気テープのスチル耐久性、動摩擦係数及び耐
食性について調べ、その結果を下記の第４表に示す。尚
、スチル耐久性については磁気テープをスチル再生して
その時の再生出力が初期値から３ｄＢ低下するまでの時
間を測定し、動摩擦係数については走行安定性を評価す
る指標であり、ＶＴＲ装置のシリンダ前後における磁気
テープの張力により測定し、耐食性については温度６０
℃、湿度９０％の状況下で磁気テープを２０日間放置し
た後の磁気テープ表面の腐食状況を光学顕微鏡で観察し
た。

第　　４　　表 上記第４表から判るように、強磁性金属薄膜、Ｊ二にア
モルファスカーボン膜を形成し、その上にフッ素系の液
体潤滑剤からなる保護層を形成した試料８の磁気テープ
は、スチル耐久性及び走行性に優れ、且つ耐食性にも優
れている。これに対して、強磁性金属薄膜−Ｌにアモル
ファスカーボン膜のみを形成した試料１の磁気テープは
、スチル耐久性及び走行性は向上するが、耐食性につい
ては向上しない。上記試料１においては耐食性が向上し
ない理由は、アモルファスカーボン膜表面に多数の空孔
が生じているためであると考えられる。

これに対して、試料８において、耐食性が向上した理由
は、前記アモルファスカーボン膜表面の空孔に極性基を
保有するフッ素系の液体潤滑剤が入り込むことにより、
磁気テープ中への酸素、水分等の侵入を防止したためで
あると考えられる。

尚、上述の実施例では、フッ素の液体潤滑剤としてパー
フルオロアルキルカルボン酸を用いたが、それ以外にも
分子量が５００〜２０，０００であり、分子中に極性基
−ＯＨ，−ＣＯＯＨ。

０ＣＯＣ）ｉ、、−ＮＨ２等を保有するものであればよ
い。

（１・）発明の効果 本発明に依れば、耐久性及び潤滑性に優れた強磁性金属
薄膜型の磁気記録媒体を提供し得る。

更に、本発明に依れば、耐食性をも向上した磁気記録媒
体を提供し得る。

また、発明に依れば、上記磁気記録媒体を量産性良く製
造することが出来る金属薄膜型の磁気記録媒体の製造方
法を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の磁気テープの構造を示す要部断面図、
第２図は磁気テープの製造装置を示す概略断面図、第３
図は磁気テープの特性を示す図、第４図はアモルファス
カーボン膜の抵抗値を示す図、第５図、第６図、第７図
及び第８図は夫々スチル再生出力のスチル時間による変
化を示す図である。 （１）・・・非磁性基板、（２）・・・強磁性金属薄膜
、（３）・・・アモルファスカーボン膜。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）フィラーを含有しない高分子フィルムよりなる非
   磁性基板上に強磁性金属薄膜を形成し、該強磁性薄膜上
   に比抵抗が０．１Ω−ｃｍ以下のアモルファスカーボン
   膜を形成したことを特徴とする磁気記録媒体。
2. （２）前記アモルファスカーボン膜の炭素原子間の結合
   状態はＳＰ＾２混成軌道の共有結合が主体であることを
   特徴とする請求項（１）記載の磁気記録媒体。
3. （３）前記アモルファスカーボン膜は不純物ガスを含有
   しないことを特徴とする請求項（１）又は（２）記載の
   磁気記録媒体。
4. （４）前記アモルファスカーボン膜上にフッ素系の液体
   潤滑剤からなる保護層を塗布形成したことを特徴とす請
   求項（１）、（２）又は（３）記載の磁気記録媒体。
5. （５）フィラーを含有しない高分子フィルムよりなる非
   磁性基板上に強磁性金属薄膜を形成し、該強磁性金属薄
   膜上に真空蒸着により炭素原子を被着してアモルファス
   カーボン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。