JP2519962B2

JP2519962B2 - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2519962B2
Application number: JP63011775A
Authority: JP
Inventors: 正俊中山; 国博上田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1988-01-21
Filing date: 1988-01-21
Publication date: 1996-07-31
Anticipated expiration: 2011-07-31
Also published as: JPS63288418A

Description

【発明の詳細な説明】Ｉ発明の背景技術分野本発明は、磁気記録媒体に関する。さらに詳しくは、
耐久性、耐スクラッチ性、走行性等の改善のため、所定
のプラズマ重合膜バックコート層を有し、これに加えて
磁性層−基板間にもプラズマ重合膜の下地層を有する磁
気記録媒体に関する。

先行技術とその問題点非磁性基板上に、γ−Fe₂O₃、Co被着γ−Fe₂O₃等の酸
化物系磁性粉と結合剤とを主体とする磁性層を形成した
磁気記録媒体が出現してすでに久しい。

また、最近では、記録密度をさらに向上する目的でF
e、Co、Ni、Fe−Co、Co−Ni、Fe−Co−Ni、Fe−Co−
Ｂ、Fe−Co−Cr−Ｂ、Mn−Bi、Mn−Al、Fe−Co−Ｖ等の
強磁性粉と結合剤等からなる塗布膜を磁性層とする磁気
記録媒体が一般に多く用いられている。

これらの塗布型の磁気記録媒体においては、特に磁気
テープおよび磁気ディスクの用途では、摩擦係数が小さ
く、円滑で安定な走行性を示すこと、耐摩耗性、耐久性
に優れ、帯電防止性に優れ、長時間にわたって安定走行
を行いうること、置かれた環境条件に対して安定で、な
おかつ、ドロップアウト等の少ない確実な再生ができる
こと。耐スクラッチ性、機械的強度にも優れ、耐久性が
高いこと等が強く求められる。

このような要求に応えるため、従来から種々のバック
コート層が磁性層を塗設した面とは反対側の基板面に設
けられている。

しかし、従来のバックコート層は、いずれも塗布型の
ものであり、塗布御の乾燥に時間とコストを要し、その
改良が望まれている。

他方、特開昭58−29119号公報には、ベースフィルム
にプラズマ重合膜を設ける旨の提案がなされている。

同公報では、その効果として帯電防止性のみを評価し
ている。

しかしながら、その後の本発明者らの研究によれば、
プラズマ重合膜はバックコート層として用いたとき、磁
気記録媒体に特に必要である耐久性、耐スクラッチ性、
耐ドロップアウト性、走行安定性等の改善に大きな効果
があることが判明した。

ところで、同公報では、プラズマ重合膜の膜厚は0.01
〜１μｍであるとしている。

しかし、このような厚い膜厚ではバックコート層とし
ての適用がむずかしい。すなわち、0.01μｍ以上である
と、逆に耐久性に劣り、ドロップアウトが増大してしま
う。

さらに、同公報では、プラズマ重合膜形成の原料ソー
スとして、非常に多くの有機化合物が適用可能であると
している。

しかしながら、これらのものの中には、帯電防止性に
は優れた効果を有しても、バクコート層として用いた際
には、耐スクラッチ性、耐ドロップアウト性等の点で使
用不可能なものが多い。

また、本発明における塗布型の媒体とは異なり、金属
磁性薄膜を磁性層とするいわゆる蒸着薄膜の磁性層を用
いる媒体でも、特開昭59−79425号公報等にプラズマ重
合膜をバックコート層として設ける旨が記載されてい
る。

しかし、同公報にはプラズマ重合膜のバックコート層
を塗布型の媒体に適用する旨の記載は一切なく、また、
その効果も、蒸着薄膜の磁性層を有する媒体で特に問題
となっているカーリングの改善である。

さらに、このものの薄膜も0.2μｍ以上と厚く、塗布
型の媒体への適用は困難である。

II 発明の目的本発明の主たる目的は、塗布型の磁気記録媒体のバッ
クコート層および下地層を特定の実質的に同一特性プラ
ズマ重合膜から形成することにより、耐スクラッチ性、
機械的強度、耐久性、走行性を格段と向上させ、しかも
生産性を高め、製造コストを低廉することにある。

III 発明の開示このような目的は、下記の本発明によって達成され
る。

すなわち、本発明は、基板の一方の面上に磁性層を塗
設し、他方の面上にＣと、Ｈ、ＮおよびＯのうちの１種
以上とを含む膜厚５〜80Åのプラズマ重合膜のバックコ
ート層を形成し、さらに磁性層と基板との間に、Ｃと、
Ｈ、ＮおよびＯのうちの１種以上とを含む膜厚５〜80Å
のプラズマ重合膜の下地層を有することを特徴とする磁
気記録媒体である。

IV 発明の具体的構成以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。

本発明のバックコート層と下地層はプラズマ重合膜か
ら形成される。このような本発明に用いられるプラズマ
重合膜は、Ｃと、Ｈ、ＮおよびＯのうちの１種以上とを
含有するものである。

このようなプラズマ重合膜を形成する原料ソースとし
ては、これらのものを含有する種々のものを用いること
ができるが、通常操作性の良いことから、常温で気体の
メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、エチレ
ン、プロピレン、ブテン、ブタジエン、アセチレン、メ
チルアセチレン、その他の飽和ないし不飽和の炭化水素
の１種以上を、ＣおよびＨ源として用いる。また、必要
に応じて常温で液体の炭化水素を原料としてもよい。

そして、このような炭化水素の１種以上にO₂、O₃、H₂
O、N₂、NO、N₂O、NO₂などのNO_X、NH₃、CO、CO₂等の１種
以上をＮおよびＯ源として加えたものを原料ガスとして
用いる。

このような原料を用いて形成されるプラズマ重合膜の
バックコート層および基板−磁性層間に必要に応じて設
けられるプラズマ重合膜の下地層の膜厚はそれぞれ５〜
80Åである。

バックコート層の膜厚が80Åをこえると、成膜時の内
部応力が膜中に残留し、膜自体の強度が低下し、しかも
プラズマ重合自体が硬いためフレキシブルな媒体として
の耐久性に劣り、ドロップアウトが多発してしまう。ま
た、生産性においてもメリットがない。

また、バックコート層に加えて下地層を設けるときに
も、その膜厚が80Åをこえると膜強度や破断強度が低下
し、耐久性も低下する。

また、バックコート層を設けないか、設けたとしても
その膜厚５Å未満であると、本発明の実効がなくなる。

また、その膜厚５Å未満であると、接着強度が弱く、
また、耐スクラッチ性の向上効果が少ない。

なお、膜厚の測定は、エリプソメーター等を用いれば
よい。

このような膜厚の制御は、プラズマ重合膜形成時の反
応時間、原料ガス流量等を制御すればよい。

プラズマ重合膜は、前述の原料ガスの放電プラズマを
基板に接触させることにより重合膜を形成するものであ
る。

プラズマ重合の原理について概説すると、気体を低圧
に保ち電場を作用させると、気体中に少量存在する自由
電子は、常圧に比べ分子間距離が非常に大きいため、電
界加速を受け５〜10eVの運動エネルギー（電子温度）を
獲得する。

この加速電子が原子や分子に衝突すると、原子軌道や
分子軌道を分断し、これらを電子、イオン、中性ラジカ
ルなど、通常の状態では不安定の化学種に解離させる。

解離した電子は再び電界加速を受けて、別の原子や分
子を解離させるが、この連鎖作用で気体はたちまち高度
の電離状態となる。そしてこれはプラズマガスと呼ばれ
ている。

気体分子は電子との衝突の機会が少ないのでエネルギ
ーをあまり吸収せず、常温に近い温度に保たれている。

このように、電子の運動エネルギー（電子温度）と、
分子の熱運動（ガス温度）が分離した系は低温プラズマ
と呼ばれ、ここでは化学種が比較的原型を保ったまま重
合等の加成的化学反応を進めうる状況を創出しており、
本発明はこの状況を利用して基板上にプラズマ重合膜を
形成しようとするものである。なお低温プラズマを利用
するため、基板への熱影響は全くない。

基板両面にプラズマ重合膜を同時に形成する装置例が
第１図に示してある。第１図は、周波数可変型の電源を
用いたプラズマ重合装置である。第１図において、反応
容器Ｒには、原料ガス源511または512から原料ガスがそ
れぞれマスフローコントローラ521および522を経て供給
される。ガス源511または512から別々のガスを供給する
場合は、混合器53において混合して供給する。

原料ガスは、各々１〜250ml/分の流量範囲をとりう
る。

反応容器Ｒ内には、基板支持装置が設置され、ここで
は磁気テープ用の基板の処理を目的として、繰出しロー
ル561と巻取りロール562が示してある。

基板を間に挟んで対向する電極551、552が設けられて
おり、一方の電極551は例えば周波数可変型の電源54に
接続され、他方の電極552は接地されている。

さらに、反応容器Ｒ内には、容器内を排気するための
真空系統が配備され、そしてこれは液体窒素トラップ5
7、油回転ポンプ58および真空コントローラ59を含む。
これら真空系統は反応容器内を0.01〜10Torrの真空度の
範囲に維持する。

操作においては、反応容器Ｒ内がまず10^-3Torr以下に
なるまで油回転ポンプにより容器内を排気し、その後原
料ガスが所定の流量において容器内に混合状態で供給さ
れる。

このとき、反応容器内の真空は0.01〜10Torrの範囲に
管理される。

基板の移行速度ならびに原料ガスの流量が安定する
と、電源がオンにされる。こうして、移行中の基板両面
にプラズマ重合膜が形成される。

なお、電極の形状により基板片面のみにプラズマ重合
膜を形成することもできる。

また、キャリアガスとして、Ar,N₂,He,H₂などを使用
してもよい。

なお、印加電流、処理時間等は通常の条件とすればよ
い。

プラズマ発生源としては、高周波数放電の他に、マイ
クロ波放電、直流放電、交流放電等いずれでも利用でき
る。

このように形成されるプラズマ重合膜は、前述したよ
うに、Ｃと、Ｈ、ＮおよびＯのうちの１種以上、より異
ましくはＣと、Ｈと、Ｎおよび／またはＯ、さらに好ま
しくはＣと、Ｈと、Ｎと、Ｏとを含有している。また、
Ｃの含有量はプラズマ重合膜中に30〜90at％、さらに、
原子比が、H/Cが１以下、N/Cが3/10以下、O/Cが3/10以
下であることが好ましい。

Ｃの含有量が30at％未満であると、プラズマ重合膜の
膜強度が低下する。

また、Ｃに対するＨ、Ｎ、Ｏの原子比は、ＨとＣの原
子比（H/C比）が１以下、特に1/6〜１、ＮとＣの原子比
（N/C比）が3/10以下、特に1/20〜3/10、ＯとＣの原子
比（O/C比）が3/10以下、特に1/20〜3/10の範囲が好適
である。

なお、プラズマ重合膜中のＣ、Ｈ、Ｎ、Ｏおよびその
他の元素の含有量の分析は、SIMS（２次イオン質量分
析）等に従えばよい。

SIMSを用いる場合、本発明のプラズマ重合膜は５〜80
Åであるので、プラズマ重合膜表面にて、Ｃ、Ｈ、Ｎ、
Ｏおよびその他の元素をカウントして算出すればよい。

あるいは、Ar等でイオンエッチングを行いながら、
Ｃ、Ｈ、Ｎ、Ｏおよびその他の元素のプロファイルを測
定して算出してもよい。

SIMSの測定については、表面科学基礎講座第３巻
（1984）表面分析の基礎と応用（P70）“SIMSおよびLAM
MA"の記載に従えばよい。

このようなプラズマ重合膜は、基板上、特にプラズマ
処理された基板上に形成されることが好ましい。

基板表面をプラズマ処理することによって、基板との
接着力が向上し、ひいてはこの基板とプラズマ重合膜と
の接着力が向上する。

基板表面のプラズマ処理法の原理、方法および形成条
件を前述したプラズマ重合法のそれと基本的にほほ同一
である。

ただし、プラズマ処理は原則として、無機ガスを処理
ガスとして用い、他方、前述したプラズマ重合法による
プラズマ重合膜の形成には原則として、有機ガス（場合
によっては無機ガスを混入させてもよい）を原料ガスと
して用いる。

さらに、プラズマ処理電源の周波数については、特に
制限はなく、直流、交流、マイクロ波等いずれであって
もよい。

このように、より好ましい態様としてプラズマ処理さ
れた基板上には、その両面に前述のプラズマ重合膜が形
成される。そして、本発明においては、上記のように基
板の両面に設けられたプラズマ重合膜の一方のプラズマ
重合膜を下地層とし、その上に、直接あるいは中間層を
介して、磁性層が形成される。

本発明の磁気記録媒体に用いる磁性層は従来公知のも
のでよく、磁性粒子、バインダー、そして必要なその他
の成分を含有する。

磁性粒子としては、通常の磁気記録媒体に用いられる
ものはいずれも適用可能であり、金属磁性粒子、コバル
ト被着酸化鉄粒子、γ−Fe₂O₃粒子、バリウムフェライ
ト粒子、CrO₂等のいずれのものを用いてもよい。

また、バインダーも通常の磁気記録媒体に用いられる
ものはいずれも適用可能であり、放射線硬化性樹脂、熱
硬化性樹脂、反応型樹脂、熱可塑性樹脂等いずれのもの
を用いてもよい。

このような磁性層については、本出願の原出願である
特開昭62−38522号公報等に詳述されている。

本発明の磁気記録媒体に用いられる基板の材質として
は、非磁性プラスチックであれば特に制限はないが、通
常は、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン2,6
−ナフタレート等のポリエステル等を用いる。また、そ
の形状、寸法、厚さには制限はなく、用途に応じたもの
とすればよい。

Ｖ発明の具体的作用効果本発明の磁気記録媒体は、オーディオ用、ビデオ用、
計算機用等、種々の用途の媒体として有用である。

本発明によれば、より好ましい態様としてプラズマ処
理された基板の両面上にＣと、Ｈ、ＮおよびＯのうちの
１種以上とを含有する膜厚５〜80Åのプラズマ重合膜を
設け、一方をバックコート層とし、他方を下地層とし、
さらに下地層上に直接あるいは中間層を介して塗布膜か
らなる磁性層を形成して磁気記録媒体が構成される。

そのため、媒体としての走行性、耐スクラッチ性、機
械的強度、耐久性および耐摩耗性が格段と向上し、特に
ドロップアウト等のない確実な記録・再生が行える。そ
して、またプラズマ重合膜は乾燥工程を必要としないた
め、製造上も有利であり、また、表裏２層のプラズマ重
合膜を同時に形成できるので製造コストも低廉される。

VI 発明の具体的実施例以下、本発明の具体的実施例を示し、本発明をさらに
詳細に説明する。

実施例１厚さ14μｍのポリエチレンテレフタレート（PET）製
の基板を第１図に示される真空チャンバ中に入れ、連続
搬送しながら、一旦10^-3Torrの真空に引いた後、処理ガ
スとしてO₂とArとを用い、O₂含有量:10％、流量:50ml/
分にてガス圧0.1Torrに保ちながら100KHzの高周波電圧
をかけてプラズマを発生させ、基板表面をプラズマ処理
した。

その後、さらに下記の表１に示される条件にて、プラ
ズマ重合膜を基板両面に形成した。

これらのプラズマ重合膜の元素分析はSIMSで測定し、
また膜厚はエリプソメーターにて測定した。結果を表１
に示す。

また、このように形成された磁性層−基板間プラズマ
重合膜上に下記に示される磁性層を形成した。

（磁性層の形成）コバルト被着γ−Fe₂O₃（長軸0.4μｍ、短軸0.005μ
ｍ、Hc 600 Oe） 120重量部カーボンブラック（帯電防止用、三菱カーボンブラック
MA−600） 10重量部 α−Al₂O₃粉末（0.5μｍ粒状）２重量部分散剤（大豆精製レシチン）３重量部溶剤（メチルエチルケトン／トルエン50/50）100重量部上記組成をボールミル中にて３時間混合し、針状磁性
酸化鉄を分散剤によりよく湿潤させる。

アクリル二重結合導入飽和ポリエステル樹脂 10重量部
（固型分換算）アクリル二重結合導入塩酸ビ共重合体10重量部（固型分
換算）アクリル二重稀有合導入ポリエーテルウレタンラストマ
ー 10重量部（固型分換算）溶剤（メチルエチルケトン／トルエン50/50）200重量部潤滑剤（高級脂肪酸変性シリコーンオイル）３重量部上記バインダーの混合物をよく混合溶解させる。

これを先の磁性粉処理を行ったボールミル中に投入
し、再び24時間混合分散させる。

このようにして得られた磁性塗料を上記のPETフィル
ム上に塗布し、永久磁石（1600ガウス）上で配向させ、
赤外線ランプまたは熱風により溶剤を乾燥させた後、表
面平滑化処理後、ESI社製エレクトロカーテンタイプ電
子線加速装置を使用して、加速電圧150KeV、電極電流20
mA、全照射量10Mredの条件でN₂雰囲気下にて電子線を照
射し、塗膜を硬化させた。

得られたテープを1/2インチ巾に切断し、ビデオテー
プを得た。

これら各サンプルについて下記の特性を測定した。な
お、特性の測定方法、評価方法は以下のとおりである。

（１）耐スクラッチ試験新東科学（株）製の連続引っかき強度試験機（TYPE−
HEIDON−18）により、バックコート面に引っかき傷が入
る垂直荷重を測定した。評価値としては、プラズマ重合
膜を設けていない媒体サンプルのひっかき垂直荷重W₀に
対するプラズマ重合膜を設けた媒体サンプルのひっかき
垂直荷重Ｗの向上率（％）で表示した。

（２）ドロップアウト（個／分）各サンプルにおける60℃、90％RH、200パス耐久走行
後のドロップアウトを測定した。

評価値としては、初期のドロップアウトDO₀に対する
耐久性走行後のドロップアウトDOの増加率（％）で表示した。

（３）面状態耐久走行後のテープ裏面側の面状態を、50倍の光学顕
微鏡にて観察した。評価方法は下記のとおりである。

◎……キズなし ○……浅いキズあり △……ギズあり ×……キズ多く深い結果を表２に示す。

同様の測定を、他の種々磁性層を用いたビデオテープ
でも行なったが、同様の結果を得た。

これらの結果から、本発明の効果は明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は直流、交流および周波数可変型電源を使用し
たプラズマ処理装置の概略図である。符号の説明 53……混合器、 54……直流、交流および周波数可変型電源、 57……液体窒素トラップ、 58……油回転ポンプ、 511,512……処理ガス源、 521,522……マスフローコントローラ、 561,562……繰り出しおよび巻取りロール

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の一方の面上に磁性層を塗設し、他方
の面上にＣと、Ｈ、ＮおよびＯのうちの１種以上とを含
む膜厚５〜80Åのプラズマ重合膜のバックコート層を形
成し、さらに磁性層と基板との間に、Ｃと、Ｈ、Ｎおよ
びＯのうちの１種以上とを含む膜厚５〜80Åのプラズマ
重合膜の下地層を有することを特徴とする磁気記録媒
体。
【請求項２】プラズマ重合膜のＣの含有量が30〜90at％
であり、原子比が、H/Cが１以下、N/Cが3/10以下、O/C
が3/10以下である特許請求の範囲第１項に記載の磁気記
録媒体。