JP2001176063A - 磁気テ−プ及び磁気テ−プの評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 実走行においてスチル耐久性に優れた磁気テ
−プを提供すること及び、実走行との高い相関関係が得
られる保護膜の測定方法を提供すること 【解決手段】 非磁性支持体上に少なくとも強磁性金属
薄膜と保護膜を有する全厚２〜１０μｍの保護膜付磁気
テ−プであって、磁気テ−プの両端の一方を固定し、他
方に磁気テ−プ幅に対して２０ｇ／ｍｍの荷重を掛けた
後、磁気テ−プ磁性層面の幅方向両端からのクラック進
行量が磁気テ−プ幅に対して１／３以下である磁気テ−
プ

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は強磁性金属薄膜上に
保護膜を設けた磁気テ−プとその保護膜の強度を評価す
る磁気テープ評価方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、磁気テ−プとしては磁性粉末を結
合剤樹脂中に分散してなる結合剤を非磁性支持体上に塗
布、乾燥してなるいわゆる塗布型の磁気テ−プが広く用
いられている。これに対して、磁気記録層を強磁性金属
薄膜で構成した強磁性金属薄膜型磁気テ−プは、短波長
記録特性に優れ、高記録密度に適しているため、盛んに
検討されている。

【０００３】かかる強磁性金属薄膜は、金属磁性材料を
メッキあるいは真空蒸着法、スパッタリング法等による
真空薄膜形成手段によって非磁性支持体上に直接被着し
ているが、塗布型磁気テ−プのような強靭性の結合剤樹
脂を使用しておらず、また強磁性金属薄膜層の表面平滑
性が非常に高いため、テ−プ表面と磁気ヘッドとの間の
摩擦係数が大きくなって、摩耗や損傷を受けやすいため
に耐久性や走行性に劣るという問題がある。また強磁性
金属薄膜層は磁性層に酸化されやすいＣｏ−Ｎｉ系合
金、Ｃｏ−Ｃｒ系合金、Ｃｏ−Ｏ系合金を高純度で用い
ているため、耐食性を確保するのが困難であるという問
題がある。

【０００４】このため、強磁性金属薄膜表面上に、硬質
のダイヤモンド状カ−ボン膜（ＤＬＣ）等のカ−ボン保
護膜を設けることが行われている（特開昭６２−２１９
３１４号、特開昭６３−１６２８７１号、特開平２−１
３７１１６号、特開平３−２７４２６９号等）。このカ
−ボン保護膜は、化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、真空
蒸着法、スパッタリング法等の物理的気相成長法（ＰＶ
Ｄ法）等により形成されている。

【０００５】ところで、上記のような強磁性金属薄膜層
を磁気記録層とした磁気テ−プは、民生用の据え置き型
あるいはカメラ一体型テ−プレコ−ダにおいて、回転磁
気ヘッドに所定角度で摺接し、記録再生が行われるよう
になっており、例えば８ｍｍビデオデッキでは多数のガ
イドピンに角度を持って接触し、ドラムに巻き付けられ
るような走行系となっているため、磁気テ−プの磁性面
で強磁性金属薄膜上に設けられている上記保護膜の回転
ドラムあるいはガイドピンに対する強度が極めて重要に
なる。特に、スチル状態においては、同一箇所で回転ド
ラムと接触しているため、保護膜強度が脆弱な場合、強
磁性金属薄膜層まで摩耗が生じ、再生出力の低下を招
く。

【０００６】このため、保護膜の強度を向上する目的
で、保護膜に種々の添加剤を利用することが提案されて
いるが（特開平５−１３５３５１号、特開平８−２７３
１４９号、特開平８−１２９７３７号、特開平８−１２
９７４７号等）、保護膜の強度を高くすることによっ
て、膜の靭性が低下するため、上記のように多数のガイ
ドピンに角度をもって接触する走行系では、磁気テ−プ
が折り曲げられた状態となっていることから、保護膜に
亀裂等が生じやすくなり、同様に金属薄膜層を傷つける
とともに、腐食が生じ易くなるという問題がある。

【０００７】しかも、強磁性金属薄膜を有する磁気テ−
プは塗布型磁気テ−プと比較して薄手化が容易である
が、近年の長時間記録の要求により全厚が１０μｍ以下
と極めて薄層化されているため、強度が低下する傾向に
あり、走行性、耐久性の問題がより顕著となる。

【０００８】従って、上記磁気テ−プの走行系を考慮に
入れた実走行に必要な強度の評価を行い、その評価結果
に基づいた磁気テープを作製する必要がある。

【０００９】かかる状況から、保護膜を強磁性金属薄膜
上に設けた磁気テ−プを実際に市場に提供する前に、磁
気テ−プの強度を確認する必要がある。このため従来か
ら、強磁性金属薄膜上に設けられた保護膜の強度の測定
方法として、膜質評価のためにラマンスペクトル法によ
る炭素の状態量を特定する方法が提案されている（特開
平５−８１６５９号、特開平５−３２５１７５号等）。
すなわち、ラマン法によれば、ｓｐ３炭素に起因するピ
−クが大きければ、ダイヤモンド状の炭素が増加し、ｓ
ｐ２炭素に起因するピ−クが大きければ、グラファイト
状炭素が増加することから、これらｓｐ３とｓｐ２のピ
−ク比を特定することにより、保護膜の強度と磁気テ−
プの耐久性を関連付けできる。

【００１０】しかしながら、ラマン法による方法では、
測定が煩雑となると共に、高価な測定機器を使用するた
め生産性に問題があるとともに、特に上記のような強度
の評価方法では、実走行における保護膜の損傷と、必ず
しも良好な相関関係が得られにくいことが明らかとなっ
た。

【００１１】すなわち、上記のようなラマン法による保
護膜の強度の評価方法では、厚さ５〜２０ｎｍの極めて
薄膜の保護膜の状態しか観察していないため、磁気テ−
プ全体の強度を測定することができない。ところが、強
磁性金属薄膜を設けた磁気テ−プの構成は、少なくとも
厚さ１〜８μｍの非磁性支持体と、その上に設けられる
厚さ５０〜５００ｎｍの強磁性金属薄膜を有しているこ
とから、これらの強度、靭性によっても保護膜が受ける
損傷に影響を与えることとなる。特に、生産工程におけ
る非磁性支持体の熱履歴や非磁性支持体の厚み、さらに
は強磁性金属薄膜の厚さによっても磁気テ−プ全体の強
度、靭性は変化するため、これらによって回転ドラム、
ガイドピンへの接触状態が変化することとなり、ラマン
法で高強度の保護膜であることを測定しても、実走行と
の相関を得られないことが明らかとなった。

【００１２】一方、磁気テ−プ全体の強度、靭性を測定
する方法として、テ−プの弾性率を測定する方法が提案
されている（特開平８−３３９５８９号等）。

【００１３】しかしながら、弾性率は厚みに大きく依存
することから、全厚が２〜１０μｍ程度の極めて薄い磁
気テ−プでは、非磁性支持体の弾性率が測定結果を支配
することとなり、上記のような極めて薄層の強磁性金属
薄膜の弾性率は測定結果として得ることができない。特
に、回転ドラムやガイドピンに接触する実走行時の耐久
性に重要な保護膜の強度を測定できないという問題があ
る。しかもガイドピンとの接触は磁気テ−プの長さ方向
のみならず、幅方向の強度も考慮しなければならないた
め、実際の走行系において必要な保護膜の強度を充分測
定できない。

【００１４】ラマン法と実走行系での相関が取れないこ
とを説明するため、強磁性金属薄膜厚の異なる磁気テ−
プで、ラマン法により炭素状態異なる保護膜及び弾性率
の異なる磁気テ−プを用意し、実走行系でスチル耐久性
を評価した結果を表１に示す。なお、各磁気テ−プの評
価は、SONY社製市販DVCビデオカメラDCR-PC7を用い、5
℃50%雰囲気中で信号を記録し、スチル状態にしてから
再生出力が6dB以下になるまでの時間を評価した。

【００１５】

【表１】

【００１６】上記ｓｐ３／ｓｐ２比とスチル耐久性の関
係、弾性率とスチル耐久性の関係を図１及び図２に示
す。

【００１７】図1、２に示すように、ＳＰ３／ＳＰ２比
とスチル耐久性には相関が見られない。更に弾性率及び
強磁性金属薄膜厚が異なると、スチル耐久性が変化する
ことが分かる。磁気テ−プBとEは、ｓｐ３／ｓｐ２比は
ほぼ同じであるが、強磁性金属薄膜厚が異なった場合、
スチル耐久性は同様の結果が得られていない。また磁気
テ−プBとFは、ｓｐ３／ｓｐ２比はほぼ同じであるが、
弾性率が異なった場合、スチル耐久性は同様の結果が得
られていない。このようにラマン法でｓｐ３／ｓｐ２比
を求めただけでは実走行の相関は得られないことが分か
る。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題を
解決すべくなされたものであり、強磁性金属薄膜上に保
護膜が設けられてなる極めて全厚の薄い磁気テ−プにお
いて、実走行との高い相関関係が得られる保護膜の測定
方法を提供することならびに、実走行においてスチル耐
久性に優れた磁気テ−プを提供することを目的としてい
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は、非磁性支持体
上に少なくとも強磁性金属薄膜と保護膜を有する全厚２
〜１０μｍの保護膜付磁気テ−プであって、前記磁気テ
−プの両端の一方を固定し鉛直線方向に磁気テ−プを釣
り下げ、他方に磁気テ−プ幅に対して１０〜５０ｇ／ｍ
ｍの荷重を掛けた後、磁気テ−プ磁性層面の幅方向両端
からのクラック進行量が磁気テ−プ幅に対して１／３以
下とすることにより、実走行に優れた保護膜付き磁気テ
−プを提供できることを見出した。

【００２０】さらに本発明では、保護膜付き磁気テ−プ
の評価方法として、全厚２〜１０μｍの磁気テ−プの長
手方向両端の一方を固定し鉛直線方向に磁気テ−プを釣
り下げ、他方に磁気テ−プ幅に対して１０〜５０ｇ／ｍ
ｍの荷重を掛けた後、磁気テ−プ磁性層面の履歴を測定
することにより、実走行との相関の良い保護膜及び磁気
テ−プ全体の強度の評価方法を提供できることを見出し
た。

【００２１】

【発明の実施の形態】第３図は、この発明の保護膜付磁
気テ−プの評価装置を簡略的に示したものである。

【００２２】本発明の評価装置は、所定長さ（通常、10
〜200ｍｍ）に裁断された保護膜付磁気テ−プ１の長手
方向両端の一方Ａをチャッキング部材２等により固定し
て磁気テ−プを鉛直線方向に釣り下げ、他方の端部Ｂに
磁気テ−プ幅に対して所定の荷重３を掛けることによっ
て行われる。

【００２３】本発明で前記評価装置を用いるのは、所定
量の荷重を磁気テ−プに付加することにより、磁気テ−
プ全体が延伸され、これによって磁気テ−プの伸び量を
評価できると共に、この時の延伸には保護膜及び強磁性
金属薄膜の各構成についての靭性が影響し、これらも同
時に評価できるためである。

【００２４】また、本発明において荷重３は磁気テ−プ
の幅に対して１０〜５０ｇ／ｍｍの範囲とする。すなわ
ち、後の実施例において詳細に示すように、本発明者等
が上記評価装置を用いて、荷重を種々変更して実走行に
おける保護膜及び磁気テ−プ強度との相関関係を詳細に
検討したところ、前記荷重の範囲においてのみ、良好な
相関が得られることを見出した。

【００２５】この理由は明らかではないが、次のように
考えられる。すなわち、本発明の目的とする保護膜及び
磁気テ−プ全体の両者の強度を測定するためには、一般
に市販されているビデオカメラの走行系では、モード切
換時に１０ｇ／ｍｍ以上の荷重がかかることがわかって
いるので、実機との対応をとるために、一定量以上の荷
重が必要である。このため荷重が１０ｇ／ｍｍ未満であ
ると、磁気テープ磁性層面にクラックが発生せず、磁気
テ−プ全体の強度が優先され、保護膜の強度を評価でき
ないこととなる。一方、荷重を大きくしすぎると、全厚
２〜１０μｍの薄層の磁気テ−プの場合、磁気テ−プの
延伸強度、靭性が荷重に追随することができず、磁気テ
ープ全体が伸びきってしまい、保護膜及び磁気テープ全
体の両者を測定することができず磁気テ−プ全体の強度
が判断できない。

【００２６】本発明者等の評価法で磁気テープに加える
荷重は磁気テ−プの幅に対して、１０〜５０ｇ／ｍｍ、
好ましくは１８〜４５ｇ／ｍｍ、最も好ましくは２０〜
３５ｇ／ｍｍでより実走行と優れた相関性が得られる。

【００２７】本発明の評価方法は、上記のような評価装
置を用い、荷重を低荷重から所定幅で前記範囲で適宜変
更し、磁気テ−プの一端Ｂに荷重を１０秒間釣り下げ、
荷重の磁気テ−プ磁性層面の履歴を評価することによっ
て行われる。

【００２８】前記磁気テ−プ磁性面の履歴の評価方法と
しては、測定前後に磁気テ−プの引っ張り試験を行い、
磁気テープの荷重伸び曲線の傾きからクラックの発生す
る荷重を求める方法があるが、さらに容易な方法として
は、本発明の強磁性金属薄膜を設けた磁気テ−プで前記
評価を行うと、磁気テ−プ幅端面からクラックが発生す
るため、このクラックの進行量をＣＣＤ等を用いて評価
中の磁性層面の変化を観察し、これを光学顕微鏡（倍率
50〜200倍）で観察することにより容易に評価できる。
なお、クラックの確認は、引っ張り試験後にＷＹＫＯで
磁気テープ表面の表面粗さRaを測定し、引っ張り試験前
に比べて2倍以上となった時とする。

【００２９】また、本発明は上記評価方法で磁気テ−プ
幅に対して２０ｇ／ｍｍの荷重を掛けた後、磁気テ−プ
磁性層面の幅方向両端からのクラック進行量が磁気テ−
プ幅に対して１／３以下であることを特徴とする保護膜
付き磁気テ−プとすることにより、実走行に優れた磁気
テ−プが得られることを見出したものである。

【００３０】すなわち、上記評価方法で荷重を種々変更
して磁性層面の履歴を観察したところ、２０ｇ／ｍｍの
荷重とした時に、磁気テ−プ幅方向両端からのクラック
発生量が１／３以下である磁気テ−プである場合、5℃5
0％ＲＨの環境下のスチル寿命が１２０分以上であり、
実用上全く問題のない強度であることを見出した。

【００３１】本発明の磁気テ−プは、強磁性金属薄膜を
非磁性支持体上に設けた磁気テ−プであるが、このよう
な強磁性金属薄膜としては、Ｃｏ，Ｎｉ，Ｆｅ，Ｃｏ−
Ｎｉ，Ｃｏ−Ｏ，Ｃｏ−Ｐ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ，Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｂ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｂ，Ｆ
ｅ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｏ，Ｃｏ−Ｐｔ，Ｃｏ−Ｃｒ等を用
いることができ、これらの中でもＣｏを５０モル％以上
含有するものが好ましい。強磁性金属薄膜の厚さとし
て、５０〜５００ｎｍとすることが好ましく、より好ま
しくは７０〜２００nmである。

【００３２】本発明の非磁性支持体としては、長時間記
録のために、厚さ１〜８μｍの非磁性支持体とすること
が好ましく、より好ましくは２〜７μｍである。また、
非磁性支持体との種類としては、ポリエチレンテレフタ
レ―ト、ポリエチレンナフタレ―トなどのポリエステル
類、ポリオレフイン類、セルロ―ストリアセテ―ト、ポ
リカ―ボネ―ト、ポリアミド、ポリイミド、ポリアミド
イミド、ポリスルフオン、等を用いることができるが、
磁気テ−プ全体の強度を向上するためにも、薄層化した
場合に剛性の高いポリエチレンテレフタレ―ト、ポリエ
チレンナフタレ―ト、ポリアミドを用いることが好まし
い。また、前記非磁性支持体の強磁性金属薄膜を設ける
面は、強磁性金属薄膜との接着性を向上し、磁気テ−プ
全体の強度を向上するためにも無機質粒子を含有する表
面層を有するものが好ましい。

【００３３】本発明は、上記の非磁性支持体上に真空蒸
着、イオンプレ−ティング、スパッタリングあるいはメ
ッキ法等により強磁性金属蒸着膜を設けるが、この強磁
性金属薄膜上にダイヤモンド状炭素等からなる保護膜が
設けられる。保護膜の形成方法としては、化学的気相成
長法（ＣＶＤ法）、真空蒸着法、スパッタリング法等の
物理的気相成長法（ＰＶＤ法）を挙げることができる
が、これらの中でも強度、靭性が高く生産性に優れるＣ
ＶＤ法を用いることが好ましい。このため、以下にＣＶ
Ｄ法による保護膜の形成方法について詳述する。

【００３４】ＣＶＤ法は、電場や磁場を用いて発生させ
たプラズマのエネルギ−を利用して、原料となる、エタ
ン、エチレン、アセチレン、ヘキサンなどの炭化水素ガ
スからなるモノマ−ガス、アルゴン、へリウム、ネオ
ン、キセノン、ラドンなどの不活性なキャリアガス、窒
素、水素、二酸化炭素、一酸化炭素、サンドなどの活性
なキャリアガスなどを導入し、基体の分解、剛性等の化
学反応を起こさせて膜を形成する方法であるが、この際
プラズマ密度と加速バイアス電圧の均一化を図ることが
望ましい。プラズマを発生させるプラズマ源として2.45
GHzのマイクロ波を用い、５０〜９００kHzの高周波を基
板側に印加することによって、自己バイアス電圧を発生
させて成膜することが好ましい。また、膜質を向上させ
るため成膜時の真空度としては、0.05〜0.09Ｔｏｒｒと
することが好ましい。

【００３５】また、本発明の磁気テ−プは、磁性面の摩
擦係数を低下させるため、前記保護膜を設けた上に潤滑
膜を設けることが望ましい。このような潤滑剤として
は、炭化水素系潤滑剤、フッ素系潤滑剤等を挙げること
ができるが、これらの中でも含フッ素カルボン酸、含フ
ッ素エステル、含フッ素アミド等の官能基を有するフッ
素系潤滑剤が特に好ましい。また、前記潤滑膜には、リ
ン系極圧剤等の添加剤も使用することができる。

【００３６】

【実施例】本発明を実施例により説明する。

【００３７】厚さ６μmのPETフィルム上にＣｏ/Ｃｏ−
Ｏからなる磁性膜を蒸着し、その上にプラズマＣＶＤ法
によってカーボン保護膜を形成した。 なお、ＣＶＤ装
置のプラズマ源としては2.45GHzのマイクロ波を用い、
基板に500kHzの高周波電圧を加えて自己バイアス電圧を
発生させた。フッ化カルボン酸系潤滑剤の0.2wt%ヘキサ
ン溶液を磁性面側に塗布し、PETフィルム裏面にバック
コート層を設け、6.35mm幅にスリットしてテープとし
た。

【００３８】スチル寿命の測定方法はDVC規格の測定方
法に従った。上記により作製したテープをSONY社製市販
DVCビデオカメラDCR-PC7を用い、5℃50%雰囲気中で60分
間動画を記録し、テープ張力をかけてドラムを回転させ
た状態でテープの走行を止めた。その瞬間から再生出力
が6dB以下になるまでの時間をスチル寿命とした。引っ
張り試験方法としては、10cmに切断した上記磁気テ−プ
の一方を固定し他方に荷重を１０秒間釣り下げ、荷重を
１０ｇから５０ｇまで１０ｇ間隔で変更し、磁気テ−プ
磁性層面の履歴を評価することによって行われる。

【００３９】前記磁気テ−プ磁性面の履歴の評価方法と
しては、強磁性金属薄膜を設けた磁気テ−プで前記評価
を行うと、磁気テ−プ幅端面からクラックが発生するた
め、測定前後に磁気テ−プの引っ張り試験を行い、この
クラックの進行量をＣＣＤ等を用いて評価中の磁性層面
の変化を観察し、これを光学顕微鏡（倍率50〜200倍）
で評価した。なお、クラックの発生は、引っ張り試験後
にＷＹＫＯで磁気テープ表面の表面粗さRaを測定し、引
っ張り試験前の磁性膜表面のRaに比べて試験後のRaが2
倍以上となった時と定義した。

【００４０】スチル寿命の結果を表２に、クラック発生
状況を表３に示す。

【００４１】

【００４２】

【発明の効果】表２、表３の結果より、２０ｇ／ｍｍの
荷重を加えて、クラック進行量が磁気テープ幅の１／３
以下のものは、良好なスチル寿命が長く、良好な耐久性
を示していることが分かる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ラマン法による、炭素保護膜のｓｐ３／ｓｐ２
比を示した図である。

【図２】磁気テープの弾性率と、スチル寿命の相関を示
した図である。

【図３】本発明の保護膜付き磁気テープの評価装置を示
した図である。

【符号の説明】

１ 磁気テープ ２ チャッキング部材 ３ 荷重 ４ スタンド

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性支持体上に少なくとも強磁性金属
   薄膜と保護膜を有する全厚２〜１０μｍの保護膜付磁気
   テ−プであって、前記磁気テ−プの両端の一方を固定
   し、他方に磁気テ−プ幅に対して２０ｇ／ｍｍの荷重を
   掛けた後、磁気テ−プ磁性層面の幅方向両端からのクラ
   ック進行量が磁気テ−プ幅に対して１／３以下であるこ
   とを特徴とする磁気テ−プ。
2. 【請求項２】 非磁性支持体上に少なくとも強磁性金属
   薄膜と保護膜を有する全厚２〜１０μｍの保護膜付磁気
   テ−プの強度評価方法であって、前記磁気テ−プの長手
   方向両端の一方を固定し鉛直線方向に釣り下げ、他方に
   磁気テ−プ幅に対して１０〜５０ｇ／ｍｍの荷重を掛け
   た後、磁気テ−プの磁性層面の履歴を測定する磁気テ−
   プの評価方法。