JPH09298097A

JPH09298097A - 摺動面部材及びその成膜装置

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Publication number: JPH09298097A
Application number: JP13281496A
Authority: JP
Inventors: Minehiro Sotozaki; 峰広外崎
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、摺動面部材及び成膜装置に関し、テ
ープの摺動に適した硬度及び摩擦係数を備えると共に、
静電気を帯電させないようにする。【解決手段】テープに摺動される摺動面部材において、
導電性膜（７）及び、当該導電性膜（７）に比して硬度
の高い膜（８）を交互に基板（５Ａ）上に積層するもの
で、なおかつ最外殻層を導電性膜（７）としたことによ
り、導電性を有すると共に、耐磨耗性の高い摺動面部材
（９）を形成し得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【目次】以下の順序で本発明を説明する。発明の属する技術分野従来の技術発明が解決しようとする課題（図６）課題を解決するための手段発明の実施の形態（図１〜図５）発明の効果

【０００２】

【発明の属する技術分野】本発明は摺動面部材及びその
成膜装置に関し、例えばビデオテープレコーダの回転ド
ラムの摺動面部材、及び基板上に摺動面部材上を成膜す
る成膜装置に適用して好適なものである。

【０００３】

【従来の技術】従来、ビデオレコーダ等でテープ記録媒
体に信号を書き込み又は、読み出す際、磁気テープに摺
動させて用いる磁気ヘツドを設けた回転ドラムは、摺動
面部材として磨耗防止のための保護膜を設けている。こ
のような回転ドラムの保護膜として、ダイヤモンド状カ
ーボン(DLC,Diamond Like Carbon) 膜が特に注目されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図６にダイヤモンド状
カーボン膜を回転ドラムの基板１上に堆積させて摺動面
部材として保護膜２を形成した例を示す。このダイヤモ
ンド状カーボン膜の保護膜２は、窒化チタン(TiN) 、炭
化チタン(TiC) 等の保護膜に比して摩擦係数が低い、ビ
ツカース硬度が硬い等、保護膜として優れた特性をもつ
ている。

【０００５】ところで回転ドラムに保護膜を形成する場
合、高温処理では回転ドラムが変形してしまうので、低
温の成膜プロセスによつて保護膜を形成する必要があ
る。ところが例えば、低温度（200 〔℃〕以下）の低温
CVD(Chemical Vapor Deposition)成膜プロセスによつて
ダイヤモンド状カーボン膜を形成すると、生成膜の絶縁
抵抗が大きくなる。このためダイヤモンド状カーボンの
保護膜２が形成された摺動面部材に磁気テープを摺動さ
せると、摩擦によつて発生する静電気によつて、テープ
を摺動させるときに発生する磁気粉が摺動面部材に張り
付くという問題がある。この場合、回転ドラムに設けら
れた磁気ヘツドによつてテープ上にアナログ信号を記録
／再生しようとするとノイズが発生し、さらにデイジタ
ル信号の場合は記録／再生ができなくなる。本発明は以
上の点を考慮してなされたもので、テープの摺動に適し
た硬度及び摩擦係数を有すると共に、静電気の帯電の少
ない摺動面部材とその摺動面部材を成膜する成膜装置と
を提案しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、テープに摺動される摺動面部材に
おいて、導電性膜及び、該導電性膜に比して硬度の高い
膜を交互に基板上に積層するもので、なおかつ最外殻層
を導電性膜とした。これにより導電性を有すると共に、
耐磨耗性の高い摺動面部材を形成し得る。

【０００７】さらに本発明においては、基板上に導電性
膜を形成するための第１の成膜手段と、基板上に導電性
膜に比して硬度の高い膜を形成するための第２の成膜手
段とを備えることにより、第１の成膜手段と第２の成膜
手段とを交互に用いて導電性膜と該導電性膜に比して硬
度の高い膜とを基板上に交互に積層させた多層膜を容易
に形成することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下図面について、本発明の一実
施例を詳述する。

【０００９】図１（Ａ）及び（Ｂ）において５は全体と
して摺動面部材を用いたビデオテープレコーダの回転ド
ラムを示し、該回転ドラム５に設けられた磁気ヘツド６
をテープＴに摺動させることによつてテープＴに情報を
記録し、又は再生するものである（図１（Ａ））。この
回転ドラム５は、摺動面部材として基板５Ａ上に導電性
膜７及び絶縁性膜８を交互に積層した保護膜９を有して
いる（図１（Ｂ））。

【００１０】保護膜９を形成する導電性膜７及び絶縁性
膜８の材質はともにダイヤモンド状カーボンが用いられ
ている。このダイヤモンド状カーボンは、例えば摩擦係
数が窒化チタン(TiN) 、炭化チタン(TiC) 等に比して十
分に低く、さらにビツカース硬度も高いので摩耗が少な
く保護膜９として有効なものである。またこの保護膜９
の場合、磁気テープと摺動する最外殻層を導電性膜７に
よつて形成しており、さらに該導電性膜７をアース接続
している。

【００１１】ここで基板５Ａ上に導電性膜７及び絶縁性
膜８を交互に積層させる場合、まず基板５Ａ上に導電性
膜７を形成しその上に該導電性膜７に比して面積の小さ
い絶縁性膜８を積層させる。さらに絶縁性膜８上に下層
の導電性膜７に縁部で接続するように導電性膜７を積層
させ、以下この順序で導電性膜７及び絶縁性膜８を交互
に積層させ、最外殻層に導電性膜７を形成させる。この
ように保護膜９の最外殻が導電性膜７によつて覆われる
ことにより、保護膜９に磁気テープを摺動させたときに
摺動面に発生する電荷を導電性膜７を通じてアースにお
として、保護膜９表面に電荷がたまるのを未然に防止し
得るとともに、帯電したテープの磁気粉が発生しても、
これが保護膜９表面に付着するのを未然に防止し得る。

【００１２】ここで保護膜９は、テープの摺動によつて
層全体が一斉に削られるのではなく、部分的に削られて
いくので、保護膜９が完全に磨耗するまでの間、例え絶
縁性膜８が露出しても表面の大部分が導電性膜７によつ
て被覆された状態を維持することができる。これにより
保護膜９上に静電気が帯電するのを未然に防止し得る。
なお実用性を考えると導電性膜７及び絶縁性膜８の積層
数は、少なくとも３層以上が望ましい。すなわち多層膜
を３層以上とすることで、硬い絶縁性膜８が露出した
後、該絶縁性膜８が削られれば、すぐ下層の導電性膜７
が現れるので、これにより保護膜９が残つている間は、
常に保護膜９の導電性を維持し続けることができる。

【００１３】図２に回転ドラム５の基板５Ａ上に多層構
造の保護膜９を形成する成膜装置１０を示す。成膜装置
１０は真空ポンプ（図示せず）により真空引きされた真
空チエンバ１１内において、基板５Ａ表面に絶縁性のダ
イヤモンド状カーボン膜をイオンビーム蒸着するための
イオンガン１２と、導電性のダイヤモンド状カーボン膜
をスパツタ蒸着するスパツタ装置１３とを有する。

【００１４】イオンガン１２は、真空引きされたアーク
チエンバ２０の内側と外側にそれぞれグロー放電を起こ
すためのアノード２１及びマグネトロン２２を設ける一
方、チエンバ内に、負電位に保持されるフイラメント・
カソード２３を設置している。アークチエンバ２０内に
はガス供給管２４を通じて動作ガスとしてアルゴン(Ar)
ガス及びソースガスとしてメタン(CH₄) ガスを混合して
供給する。イオンガン１２は、アノード２１にＤＣ電圧
を印加してフライメント・カソード２３との間でグロー
放電を起こすことによつて、アークチエンバ２０内に供
給されるガスをプラズマ化する。このときマグネトロン
２２によつて電界の垂直方向に磁場を印加することによ
つてプラズマをアークチヤンバ２０内部に閉じ込め密度
を高める。そしてフイラメント・カソード２３から放出
される熱電子によつてガス供給管２４を通じて供給され
る混合ガスをイオン化する。

【００１５】図３に示すように、アークチエンバ２０内
でイオン化された混合ガスは、グリツド２５によつて引
き出されて加速され、基板ホルダ２６によつて保持され
る基板５Ａ上にイオンビームＩＢ１として照射される。
このとき基板５Ａとイオンガン１２との間に設けられた
フイラメント２７は、グリツド２５と基板５Ａとの間に
熱電子を放出して基板５Ａ上の電位を中和する。ここで
基板５Ａ前に設けられたシヤツタ２８は、アークチエン
バ２０内に発生するプラズマが安定するまでの間、閉じ
られている。基板ホルダ２５は回転駆動部２８によつて
回転自在に設置され、保持する基板５Ａの設置角度を調
整することによつてイオンビームが基板５Ａ表面に対し
て最適な角度で照射されるようにしている。

【００１６】一方、図４に示すようにスパツタ装置１３
はイオンガン１２と同様に構成されるイオンガン１４の
アークチエンバ２０内に、ガス供給管２３よりソースガ
スとしてArガスを供給する。ここでイオンガン１４と同
様にアークチエンバ２０内では、アノード２１によつて
グロー放電を起こすと共に、フイラメント・カソード２
３から放出される熱電子によつてArガスをイオン化して
Ar⁺を生成し、回転自在に設置されるターゲツトホルダ
３０に保持されるカーボンターゲツト３１にAr⁺イオン
のイオンビームＩＢ２を照射する。これによりカーボン
ターゲツト３１から炭素がはじき出され、基板５Ａ表面
に付着される。因みにカーボンターゲツト３１はグラフ
アイト等でなる。

【００１７】イオンガン１２並びにスパツタ装置１３の
イオンガン１４及びターゲツトホルダ３０は、それぞれ
イオンビームＩＢ１が基板５Ａに照射される角度と、イ
オンビームＩＢ２をカーボンターゲツト３１に照射して
基板５Ａにスパツタリングする角度とがほぼ同じになる
ように角度調整され配置される。またこのとき、基板ホ
ルダ２５及びターゲツトホルダ３０の配置角度を調整し
て、基板５Ａに対するイオンビームＩＢ１の照射角度及
びスパツタリングされる角度を微調整する。

【００１８】以上の構成において、回転ドラム５の摺動
面部材として導電性膜７及び絶縁性膜８を積層した保護
膜９を形成する場合、まず図４に示すように、スパツタ
装置１３においてAr⁺のイオンビームＩＢ２を約５分
間、カーボンターゲツト３１に照射する。これにより基
板５Ａ上に約５〔nm〕の膜厚を有する導電性のダイヤモ
ンド状カーボン膜（導電性膜７）の一層目を堆積させ
る。

【００１９】導電性膜７の所定量の堆積が完了すると、
続いて図３に示すように、イオンガン１２から照射され
るArガスとCH₄ ガスとの混合ガスによるイオンビームＩ
Ｂ１を基板５Ａ上に約３分間照射する。これにより基板
５Ａ上において、一層目に堆積された導電性膜７の上に
該導電性膜７に比して硬度の高い、絶縁性のダイヤモン
ド状カーボン膜（絶縁性膜８）を約300 〔nm〕の膜厚に
堆積させる。この場合ダイヤモンド状カーボン膜の生成
過程においてメタンガス中に含まれる水素から水素ポリ
マーが生成されることによつて、生成膜は絶縁性膜とし
て形成される。ここでスパツタ装置１３及びイオンガン
１２による成膜速度はそれぞれ、約１〔nm/min〕及び約
100 〔nm/min〕であるものとする。

【００２０】以下、スパツタ装置１３及びイオンガン１
２を交互に用いて、それぞれイオンビーム照射及びスパ
ツタ蒸着を繰り返し実行することにより、基板５Ａ表面
に導電性膜７及び絶縁性膜８を交互に３層づつ積層し、
最後の最外殻層に導電性膜７を積層させ、膜厚約１〔μ
ｍ〕の保護膜９を形成することができる。因みに保護膜
９はテープを摺動させることにより、徐々に磨耗されて
いくので１〔μｍ〕程度の膜厚が必要とされる。

【００２１】ここで絶縁性膜８の成膜時、イオンガン１
２によつてイオンビーム蒸着するときは、グリツド２５
に印加するグリツド電圧を大きくしてイオンビームＩＢ
１による照射領域を絞り込み、イオンビーム蒸着による
成膜領域をスパツタ装置１３によるものに比して小さく
する。これにより、導電性膜７の成膜領域が絶縁性膜８
の成膜領域に比して拡がるようになり、この結果とし
て、導電性膜７が絶縁性膜８の側面を被覆するようにし
て積層される。そして、最後に保護膜９の最外殻に導電
性膜７を堆積させることによつて、保護膜９の表面全体
を導電性膜７によつて被覆するように形成される。

【００２２】以上の構成によれば、回転ドラム５の摺動
面に対してスパツタ装置１３のカーボンターゲツトを用
いたイオンビームスパツタによる導電性膜７の堆積と、
ソースガスにＣＨ₄ガスを用いたイオンガン１２のイオ
ンビーム照射による絶縁性膜８の蒸着を交互に行つてダ
イヤモンド状カーボンの導電性膜７及び絶縁性膜８とを
交互に積層し、最外殻層に導電性膜７を設けた保護膜９
を形成し得る。

【００２３】ここで導電性膜７及び絶縁性膜８を積層す
る際、イオンガン１２から照射するイオンビームＩＢ１
の照射領域を絞り込んで、イオンビームスパツタリング
によつて導電性膜７を生成するときの成膜領域に比して
イオンビームＩＢ１照射による絶縁性膜８の成膜領域を
狭めることにより、形成する保護膜９の側面を導電性膜
７で被覆することができる。この結果、保護膜９表面を
導電性膜７によつて被覆して保護膜９表面をアースにお
とすことができる。かくしてテープ摺動時に発生する静
電気が保護膜９に帯電するのを防止し得、磁気テープの
磁気粉等が保護膜９に付着するのを未然に防止し得る。

【００２４】また上述の実施例によれば、成膜速度の遅
い導電性膜７と、成膜速度の速い絶縁性膜８とを交互に
複数、積層させて保護膜９を形成したことにより、成膜
速度が遅い（例えば約１〔nm/min〕）イオンビームスパ
ツタリングにより導電性膜だけを保護膜９表面に形成す
る場合に比して、格段に短い時間で導電性を有する所定
膜厚（約１〔μｍ〕以上）の保護膜９を基板５Ａ上に形
成し得る。

【００２５】さらに上述の実施例によれば、保護膜９を
導電性膜７及び絶縁性膜８を交互に積層させた３層以上
の多層膜として形成したことにより、導電性膜７が削ら
れた後、次層の絶縁性膜８が部分的に削られていく過程
において、次の導電性膜７がすぐに現れるので保護膜９
表面の導電性を常に維持し得る。

【００２６】なお上述の実施例においては、グリツド２
５に印加するグリツド電圧を変えることによつて、イオ
ンガン１２より照射されるイオンビームＩＢ１のビーム
スポツト径を絞り込んで絶縁性膜８の形成される領域を
狭くした場合について述べたが、本発明はこれに限ら
ず、イオンビームＩＢ１照射時に基板５Ａ上の照射面の
側帯部をマスキングすることによつて、絶縁性膜８の成
膜領域を導電性膜７の成膜領域の内側になるようにし、
次にビーム径を拡げたイオンビームスパツタリングによ
つて導電性膜７を絶縁性膜８より広い領域に形成するよ
うにしても良い。そしてこのマスキングによるイオンビ
ームＩＢ１照射とビーム径を拡げたイオンビームスパツ
タリングとを交互に繰り返すことによつて、絶縁性膜８
の周りを導電性膜７が被覆するようにしても良い。

【００２７】また上述の実施例においては、イオンビー
ムの照射によつてカーボンターゲツト３１を照射してス
パツタリングした場合について述べたが、本発明はこれ
に限らず、イオンガンの代わりにレーザ照射装置を用い
たレーザ・アブレーシヨン等の方法を用いても良く、こ
れにより上述した実施例と同様の効果を得ることができ
る。

【００２８】また上述の実施例においては、イオンビー
ム蒸着時に一台のイオンガン１２を用いてダイヤモンド
状カーボン膜を成膜した場合について述べたが、本発明
はこれに限らず、第２のイオンガンを補助として設け
て、２台のイオンガンによつてイオンビーム蒸着するよ
うにしても良く、これにより、より硬度の高いダイヤモ
ンド状カーボン膜をより速く成膜し得る。

【００２９】また上述の実施例においては、保護膜９を
形成する際、ダイヤモンド状カーボン膜でなる導電性膜
７及び絶縁性膜８を積層させた場合について述べたが、
本発明はこれに限らず、絶縁性のダイヤモンド状カーボ
ン膜の代わりに窒化チタン等を用いても良い、また導電
性膜と積層させるもう一方の膜は導電性又は絶縁性にか
かわることなく、要は導電性膜に比して成膜速度が速
く、またテープ摺動時の耐磨耗性を十分にもつた硬度の
高い膜であれば良い。

【００３０】また上述の実施例においては、絶縁性膜８
をイオンガン１２を用いて成膜した場合について述べた
が、本発明はこれに限らず、図５に示すようなプラズマ
ＣＶＤ装置４０を用いても良い。すなわちプラズマＣＶ
Ｄ装置４０は分子ターボ４１によつて真空引きされた真
空チエンバ４２内において、接地された電極４３に対向
させて設けられた基板電極４４に基板５Ａを保持手段
（図示せず）によつて戴置する。

【００３１】ここで真空チエンバ４２内の基板５Ａは、
ランプヒータ４５によつて所定の温度に加熱される。次
にガス供給管４６を通じて真空チエンバ４２内にCH₄ガ
スを供給し、基板電極４４に高周波を印加することによ
つて放電させ、真空チエンバ４２内にプラズマを発生さ
せる。これにより基板５Ａ表面に絶縁性膜８を形成する
ことができる。

【００３２】さらに上述の実施例においては、保護膜９
をビデオテープレコーダの回転ドラムの摺動面部材に用
いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例
えばテープレコーダの磁気ヘツド、さらにはキヤプスタ
ン等のテープを摺動させる部材等、要はテープと摺動す
る摺動面を有する摺動面部材に広く適用し得る。

【００３３】

【発明の効果】上述のように本発明によれば、テープに
摺動される摺動面部材において、導電性膜及び、該導電
性膜に比して硬度の高い膜を交互に基板上に積層するも
ので、なおかつ最外殻層を導電性膜としたことにより、
導電性を有すると共に、耐磨耗性の高い保護膜を形成し
得、かくして静電気の帯電が極めて少ない耐磨耗性の高
い摺動面部材を実現し得る。

【００３４】さらに本発明によれば、基板上に導電性膜
を形成するための第１の成膜手段と、基板上に導電性膜
に比して硬度の高い膜を形成するための第２の成膜手段
とを備えることにより、第１の成膜手段と第２の成膜手
段とを交互に用いて導電性膜と該導電性膜に比して硬度
の高い膜とを基板上に交互に積層させ、かくして導電性
を有すると共に、耐磨耗性の高い多層膜を容易に形成し
得る成膜装置を実現し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例による回転ドラムの構成を示す略線的断
面図である。

【図２】実施例による成膜装置の全体構成を示す略線的
平面図である。

【図３】イオンビーム照射の説明に供する略線的平面図
である。

【図４】スパツタリングの説明に供する略線的平面図で
ある。

【図５】プラズマＣＶＤ装置の構成を示す略線的断面図
である。

【図６】ダイヤモンド状カーボンの保護膜を示す略線的
断面図である。

【符号の説明】

１、５Ａ……基板、２、９……保護膜、５……回転ドラ
ム、６……磁気ヘツド、７……導電性膜、８……絶縁性
膜、１０……成膜装置、１１……真空チヤンバ、１２、
１４……イオンガン、１３……スパツタ装置、２０……
アークチヤンバ、２１……アノード、２２……マグネト
ロン、２３……フイラメント・カソード、２４、４６…
…ガス供給管、２５……グリツド、２６……基板ホル
ダ、２７……フイラメント、２８……シヤツタ、３０…
…ターゲツトホルダ、３１……カーボンターゲツト、Ｉ
Ｂ１、ＩＢ２……イオンビーム。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】テープに摺動される摺動面部材において、導電性膜及び、当該導電性膜に比して硬度の高い膜を交
互に基板上に積層するもので、なおかつ最外殻層を上記
導電性膜としたことを特徴とする摺動面部材。
【請求項２】上記導電性膜は、複数積層されるととも
に、上記導電性膜同士を縁部で接続していることを特徴
とする請求項１に記載の摺動面部材。
【請求項３】上記導電性膜は、ダイヤモンド状カーボン
膜であることを特徴とする請求項１に記載の摺動面部
材。
【請求項４】上記硬度の高い膜は、ダイヤモンド状カー
ボン膜であることを特徴とする請求項１に記載の摺動面
部材。
【請求項５】基板上に導電性膜を形成するための第１の
成膜手段と、上記基板上に上記導電性膜に比して硬度の高い膜を形成
するための第２の成膜手段とを具え、上記第１の成膜手段と上記第２の成膜手段とを交互に用
いて上記導電性膜と上記膜とを上記基板上に交互に積層
させた多層膜を形成することを特徴とする成膜装置。
【請求項６】上記第１の成膜手段は、膜の材料ターゲツ
トに対してイオンビームを照射することにより、上記基
板上に上記材料を付着させるイオンビームスパツタ装置
でなることを特徴とする請求項５に記載の成膜装置。
【請求項７】上記第２の成膜手段は、膜の材料成分を含
むガスをイオン化してイオンビームとして出射するイオ
ンガンでなることを特徴とする請求項６に記載の成膜装
置。