JP2947672B2

JP2947672B2 - 保護膜構造、磁気ヘッド及びサーマルヘッド

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Publication number: JP2947672B2
Application number: JP18974292A
Authority: JP
Inventors: 武広蛸島; 良亘柿原
Original assignee: ARUPUSU DENKI KK
Current assignee: ARUPUSU DENKI KK
Priority date: 1992-07-16
Filing date: 1992-07-16
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JPH0636210A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ヘッド、サーマル
ヘッド及び工具等の基材上に設けられた保護膜構造の改
良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来において、磁気ヘッド等の精密機器
を初め、サーマルヘッドから工具等に至るまで、これら
を構成する基材上に設けられた保護膜構造は、前記基材
との密着性を初め、その機械的強度及び耐摩耗性が常に
問題視されてきた。

【０００３】例えば、熱転写式プリンターや熱感式プリ
ンターを構成するサーマルヘッドの例として、図１０及
び図１１に示すようなサーマルヘッドの例を挙げる。図
１０は従来のサーマルヘッドのガラスグレーズ蓄熱層付
近の要部拡大断面図であり、図１１は、図１０のＣ’部
分の拡大図である。図１０及び図１１に示すように、従
来のサーマルヘッドはアルミナ基板１上に部分的にガラ
スグレーズ製の蓄熱層２が形成され、この蓄熱層２の上
には発熱抵抗体層３が形成されているものである。そし
て、この発熱抵抗体層３の上には、この層３に電流を供
給するための導体層４が形成され、この導体層４上には
これらの層を酸化並びに摩耗から保護するための保護層
５が積層されている。

【０００４】そして、上記発熱抵抗体層３をなす材料と
しては、窒化タンタル（Ｔａ₂Ｎ）、Ｔａ−Ｃｒ−Ｎ、
Ｔａ−ＳｉＯ₂等を、導体層４をなす材料としてはアル
ミニウム、Ｎｉ−Ｃｒ／Ａｕ等を、保護層５をなす材料
としてはＳｉＯ₂／Ｔａ₂Ｏ₅、サイアロン（ＳｉＡｌＯ
Ｎ）等を例示することができる。

【０００５】上記のような構成からなる従来のサーマル
ヘッドは、インクリボンあるいは感熱紙などの記録媒体
に接した状態で使用される。そして、サーマルヘッドの
発熱部に電流を印加して発熱させるとインクリボンのイ
ンクを熱転写したり、記録媒体を発色させることができ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したような前記従
来のサーマルヘッドは、アルミナ基板１上に積層された
各積層膜を酸化、摩耗から保護するために、保護膜５が
形成されているが、この保護膜５はＳｉＯ₂／Ｔａ
₂Ｏ₅、サイアロン等から形成されており、前記サイアロ
ンの硬度は、Ｈｖ＝１５００程度と充分に高いわけでは
なくｃ（立方晶）−ＢＮ等に比較すると１／２〜１／４
程度と小さく、記録媒体に紙としての硬度の比較的大き
いサーマル紙（記録媒体）等を使用すると、前記サーマ
ルヘッドの媒体対向面の耐摩耗性効果が劣るといった問
題を有していた。そこで、従来においては、その媒体対
向面の耐摩耗性の向上を図るために、前記保護膜５を５
μm程度と非常に厚く形成することで、前記媒体対向面
の耐摩耗性問題の対策を図っていたが、高速印字等の技
術的開発又は、サーマルヘッド本体の小型化及び薄型化
への改良が進む中で効率的な問題対策とはなっていなか
った。

【０００７】さらに近年においては、前記サーマルヘッ
ドに限らず、前記従来の多種にわたる磁気ヘッド分野に
おいても、その媒体対向面の耐摩耗対策について、多方
面から様々な研究開発がなされており、磁気ヘッドの媒
体対向面の保護膜について各種の開発が進められてい
る。

【０００８】例えば、磁気テープを磁気記録媒体とする
場合の磁気ヘッドの例として、図１２に示すメタルイン
ギャップ（以下ＭＩＧと略称する）型を例に挙げると、
このＭＩＧ型の磁気ヘッドは、一対のフェライト製の磁
気コア半体１０、１０の側部に凸部１０ａ、１０ａを形
成し、この凸部１０ａ、１０ａを覆うようにメタル磁性
膜１２、１２とギャップ層１２Ａを形成し、磁気コア半
体１０、１０をガラス層１３で接合してなる構造からな
っており、このような磁気ヘッド装置を長時間使用する
と、磁気ヘッド本体のテープ摺接面１４に機械的摩耗が
生じたり、また、磁気テープに含まれる化学成分（例え
ば塩素）によって、テープ摺接面１４に腐食が起こり、
これによりテープ摺接面１４に摩耗現象が発生し、磁気
特性の劣化を生じる問題を有していた。

【０００９】そしてさらに、この磁気テープの摺動によ
るテープ摺接面１４の摩耗量は、一定ではなく、テープ
摺接面１４の磁気コア部分は摩耗量が少なく、その他の
部分の摩耗量が前記磁気コア部分よりも多いなど偏摩耗
を生じ易く、スペーシングロスが発生して、磁気ヘッド
の磁気特性の劣化につながるといった問題を有してい
た。

【００１０】また、磁気ディスクを磁気記録媒体とする
場合には、図１３に示すように、磁気ディスク１５上を
磁気ヘッド１６が浮上走行することによって、磁気ディ
スク１５の信号の読み取り書き取りを行なうものであ
り、この磁気ヘッド１６を浮動式磁気ヘッドと称してい
るが、この磁気ヘッド１６の停止状態と浮上走行状態
は、磁気ディスク１５の起動時において、磁気ヘッド１
６はそれ自体を支持するばね板部材１６ａのばね圧によ
り磁気ディスク１５表面に押し付けられた状態になって
いる。そして、この状態から磁気ディスク１５が回転を
開始すると、前記磁気ヘッド１６は回転する磁気ディス
ク１５に接触したまま摺動する。よって、磁気ディスク
１５の回転速度の向上に伴い、磁気ディスク１５の表面
に生じた気流による揚力が上昇し、この揚力が磁気ヘッ
ド１６に対する前記ばね圧に打ち勝つと、前記磁気ヘッ
ド１６は穏やかに磁気ディスク１５表面から上昇して、
磁気ヘッド１６の形状と、ばね圧と磁気ディスク１５の
周速とにより決定される浮上高さを保ちつつ、磁気ディ
スク１５に対して浮上走行する。このような磁気ヘッド
１６の浮上走行と停止接触状態の原理のことをＣＳＳ
（コンタクトスタートストップ）と称している。

【００１１】すなわち、磁気ヘッド１６は、磁気ディス
ク１５の回転開始時点から磁気ヘッド１６の浮上開始時
点までは、ばね圧で押えつけられながら磁気ディスク１
５表面を擦り付けることになる。このため従来、前記磁
気ディスク１５表面あるいは磁気ヘッド１６の媒体対向
面が摩耗したり、場合によっては摩擦力が異常に上昇し
て磁気ディスク１５の表面破壊（クラッシュ）を起こ
し、磁気ディスク１５の記録内容の書き取り読み出しが
できなくなる問題を有していた。さらに、磁気ヘッド１
６と磁気ディスク１５の摩擦力が異常に上昇して磁気デ
ィスク１５の回転トルク以上になると、もはや磁気ディ
スク１５は回転しなくなり、磁気記録装置の故障につな
がる恐れもあった。

【００１２】従って、以上説明したように、上述したよ
うな前記従来の各種の磁気ヘッドにおいては、磁気ヘッ
ドの磁気記録再生時における磁気記録媒体対向面との摺
動、又は浮動式ヘッドにおける浮上走行開始時までの摺
動により発生する磁気ヘッドの媒体対向面の摩耗による
磁気記録特性の劣化が問題視されていた。

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】そこで、以上説明したような磁気ヘッドに
おいては、その基材上に設けられた保護膜を硬度の高い
窒化ホウ素（以下ＢＮと略称する）膜で形成することに
よりその表面硬度の耐摩耗性の改善を試み、上記課題の
解決を試みることが考え出された。

【００１８】例えば、上述した前記従来の磁気ヘッドに
おいては、その媒体対向面にＢＮからなる保護膜を設け
ることにより、その媒体対向面の耐摩耗性を向上させ、
その磁気記録特性の向上を図る。又、サーマルヘッドに
おいてもその保護膜に、硬度の高いＢＮを使用すること
により、記録媒体の摺動による媒体対向面の耐摩耗性の
向上を図ろうとしたものである。

【００１９】しかし、前述したように、磁気ヘッドの媒
体対向面に設けられたＢＮからなる保護膜は、かなりの
高硬度を有するＢＮ膜を、前記下地層上に薄膜形成技術
等によって薄く形成することから、そのＢＮ膜内部に非
常に大きな内部応力が発生し、前記ＢＮからなる保護膜
と下地層との密着性が不良になるといった問題を有して
いた。

【００２０】そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなさ
れたもので、機械的強度の大きいＢＮ膜からなる保護層
の下地層に、前記保護層と密着性の良好な炭素からなる
アモルファス層を設け、さらにこの下地層及び前記Ｍｎ
-Ｚｎ等からなる基材と密着性の良好なＳｉ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｖからなる群から選ばれた１種又は、２種以上の元
素からなる中間層を、前記下地層と基材の間に設けた積
層構造からなる保護膜構造を形成し、これを基材上に設
けることにより、基材と中間層と下地層と保護層との相
互密着性のバランスを良好として基材との密着性の良好
な保護膜構造を提供することを目的とし、サーマルヘッ
ドの媒体対向面、磁気ヘッドの媒体対向面等の耐摩耗性
の向上を図るとともに、この保護膜構造を工具等のよう
な長期間の使用による表面摩耗が激しく、その耐摩耗性
の対策が問題視される分野においても、本願発明による
保護膜構造を適用し、その表面の耐摩耗性の向上を図る
ことを目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の保護膜
構造は、上記課題を解決するために、Ｍｎ−Ｚｎフェラ
イト等の基材上に設けられた窒化ホウ素からなる保護層
を具備する保護膜構造であって、前記窒化ホウ素からな
る保護層の下地層に、炭素を主成分とするアモルファス
層が設けられ、前記下地層と基材の間にＳｉ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｖからなる群から選ばれた１種又は２種以上の元素
からなる中間層が形成されてなることを特徴とするもの
である。

【００２２】請求項２に記載の保護膜構造は、上記課題
を解決するために、請求項１に記載の保護層が立方晶窒
化ホウ素と六方晶窒化ホウ素の２層構造からなることを
特徴とするものである。請求項３に記載の磁気ヘッド
は、上記課題を解決するために、Ｍｎ−Ｚｎフェライト
等の基材上に設けられた窒化ホウ素からなる保護層を具
備する保護膜構造であって、前記窒化ホウ素からなる保
護層の下地層に、炭素を主成分とするアモルファス層が
設けられ、前記下地層と基材の間にＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｖからなる群から選ばれた１種又は２種以上の元素から
なる中間層が形成されてなる保護膜構造を有することを
特徴とする。請求項４に記載の磁気ヘッドは、上記課題
を解決するために、請求項３に記載の保護層が立方晶窒
化ホウ素と六方晶窒化ホウ素の２層構造からなることを
特徴とするものである。請求項５に記載のサーマルヘッ
ドは、上記課題を解決するために、Ｍｎ−Ｚｎフェライ
ト等の基材上に設けられた窒化ホウ素からなる保護層を
具備する保護膜構造であって、前記窒化ホウ素からなる
保護層の下地層に、炭素を主成分とするアモルファス層
が設けられ、前記下地層と基材の間にＳｉ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、Ｖからなる群から選ばれた１種又は２種以上の元素
からなる中間層が形成されてなる保護膜構造を有するこ
とを特徴とする。請求項６に記載のサーマルヘッドは、
上記課題を解決するために、請求項５に記載の保護層が
立方晶窒化ホウ素と六方晶窒化ホウ素の２層構造からな
ることを特徴とするものである。

【００２３】

【作用】従って、本願発明の保護膜構造と磁気ヘッドと
サーマルヘッドは、充分な硬度を有する窒化ホウ素から
なる保護層の下地層に、前記保護層と密着性の良好な炭
素を主成分とする下地層を設け、さらにこの下地層と基
材との間には、前記下地層及び基材との両者との密着性
の良好なＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからなる群から選ばれた
１種又は２種以上の元素からなる中間層が設けられてい
ることから、本願発明の保護膜構造と磁気ヘッドとサー
マルヘッドは、前記基材と前記保護膜構造の間の密着性
の向上を図るとともに、前記保護層の耐摩耗性の向上を
図ることが可能である。

【００２４】さらに、前記保護層を立方晶の窒化ホウ素
と六方晶の窒化ホウ素の２層構造から構成することによ
って、下地層と保護層との間でミクロなレベルでの結合
状態の整合性を良好にすることができるので、内部応力
を緩和できると同時に、保護層との密着力を向上させる
ことができる。

【００２５】

【実施例】以下に、本願発明の保護膜構造を利用したサ
ーマルヘッドについて、図面を参照しながら詳細に説明
する。（実施例１）図１〜図３は、本発明の保護膜構造を利用
した本実施例１のサーマルヘッドを示すものである。

【００２６】以下に本願発明の保護膜構造を利用した本
実施例１のサーマルヘッドの詳細構造について図１〜図
３を参照して説明する。図１は本実施例１のサーマルヘ
ッドのガラスグレーズ蓄熱層付近の要部拡大断面図であ
る。本実施例１のサーマルヘッドは、図１及び図３に示
すようにアルミナ基板１とこの基板１上に部分的に形成
された断熱のためのガラスグレーズ蓄熱層２と、この上
に形成されたアンダーコート発熱印字のための発熱抵抗
体層３と、印字のために外部より電力を供給することに
用いる導体層４と、これらを保護する積層保護膜Ｄとか
らなる。

【００２７】そして、図３は図１のＣ部分の積層膜Ｂの
詳細構造の例を示している。積層膜Ｂの積層構造は、ガ
ラスグレーズ蓄熱層２上に厚さ数百Åから数千Å程度の
ＴａＳｉＯ₂、ＴａＣｒＮ等からなる発熱抵抗体層３が
形成されており、この発熱抵抗体層３上には膜厚２〜３
μm程度のＡｌ等からなる導体層４と、この導体層４上
には厚さ１〜２μm程度のＳｉＯ₂、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、
サイアロンなどからなる第一保護層３０が設けられてい
る。そしてさらに、この第一保護層３０上には、Ｓｉ等
からなる厚さ１０〜２００Å程度の中間層３１、そし
て、前記中間層３１上には、ダイヤモンド状カーボンか
らなる膜厚２０〜２００Å程度の下地層３２が形成され
ている。そしてさらに、この下地層３２上には、厚さ数
百Å〜数千Å程度のｃ−ＢＮ膜からなる保護層３３が積
層されている。

【００２８】つまり、上記のような構成からなる積層膜
Ｂを有するサーマルヘッドと、図１０に示す積層膜Ｃ’
を有する従来のサーマルヘッドの異なるところは、第一
保護層３０上にＳｉからなる中間層３１、ダイヤモンド
状カーボンからなる下地層３２、ｃ−ＢＮ膜等からなる
保護層３３が積層されているところである。

【００２９】従って、本発明の保護膜構造を適用した実
施例１のサーマルヘッドは、第一保護層３０とｃ−ＢＮ
からなる保護層３３との間に、Ｓｉからなる中間層３１
とタイヤモンド状カーボンからなる下地層３２を設ける
ことによって、第一保護層３０と中間層３１と保護層３
３間及び下地層３２と保護層３３間それぞれの密着力を
向上させ、サーマルヘッドのインクリボン域は、紙とし
て比較的硬度の大きいサーマル紙との相対的な走行に伴
い発生するサーマルヘッドの保護の摩耗量についても、
これを著しく低減させて、その寿命を飛躍的に改善する
ことが可能である。

【００３０】なお、前記サーマルヘッドのサイアロンか
らなる第一保護層３０と、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからな
る群から選ばれた１種又２種以上の元素からなる中間層
３１との密着性が良好な理由は、この第一保護層３０を
形成しているサイアロン中の酸素とＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、
Ｖが結び付き酸化物を作り易いためであり、さらに、前
記中間層３１と前記下地層３２の密着性が良好な理由
は、前記中間層３１のＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、ＶとＣが結合
し炭化物を作り易いためであり、さらに、前記下地層３
２とＢＮ膜からなる保護層３３の密着性が良好な理由
は、ＢとＣとが結合してＢ₄Ｃなどの炭化物を作り易い
ためである。そしてさらに、前記サイアロンからなるサ
ーマルヘッドの第一保護層３０と前記中間層３１の密着
強度と、前記中間層３１と前記下地層３２の密着強度、
及び前記下地層３２と保護層３３とのバランスが良好で
あることが、本実施例１の媒体対向面に形成された中間
層３１及び下地層３２の密着性の強度、及び前記下地層
３２と保護層３３の密着性の確保を確実なものとしてい
る。

【００３１】（製造例１）そこで、上述した実施例１の
サーマルヘッドの製造方法について、その詳細を以下に
説明する。まず、ガラスグレーズ蓄熱層２が施されたア
ルミナ基板１を用意し、このアルミナ基板１をランプヒ
ーターにより１２０℃の温度で加熱した後に、これをス
パッタ槽に収納し、Ｔａに５〜１５原子％Ｃｒを含有し
たターゲット板をターゲット電極とし、Ａｒと窒素の混
合ガス雰囲気中で高周波スパッタリングを行ない、厚さ
５００ÅのＴａ−Ｃｒ−Ｎからなる発熱抵抗膜３を形成
する。この時の成膜条件としては、全ガス圧０．８Ｐ
ａ、Ａｒ／Ｎ₂比率が流量比で９５／５、ＲＦパワー密
度３Ｗ／ｃｍ²である。

【００３２】続いて、前記ガラスグレーズ蓄熱層２上に
前記Ｔａ−Ｃｒ−Ｎからなる発熱抵抗膜３が形成された
アルミナ基板１を導体膜スパッタ槽に移して、５ＮＡｌ
板をターゲット電極としＡｌからなる厚さ２μmの導体
層４を被膜した。この時の成膜条件としては、ガス圧
０．４Ｐａ、ＤＣパワー密度１０Ｗ／ｃｍ²である。

【００３３】次に、発熱ドット部に通電するための導体
パターンをレジストを用いて光で描画し、ベークを行な
って所望のものを形成し、Ａｌに対するエッチング液を
用いてエッチングする。さらに、抵抗体パターンを上記
と同様な工程を経て形成し、ドライエッチング装置を用
いて、レジストをマスクとしてエッチング除去を行ない
所望の通電パターンを形成する。

【００３４】その後、上記のように通電パータンが形成
されたアルミナ基板１に、第一保護層３０、そして中間
膜３１、下地層３２、保護層３３を同じスパッタ装置中
で連続して成膜する。以下に前記中間層３１、下地層３
２及び保護層３３の形成方法について説明する。まず、
上記のように通電パターンが形成されたアルミナ基板１
をヒーターで２５０℃で加熱させながらサイアロンから
なる板をターゲット電極とし、高周波スパッタリングを
行ない、サイアロンからなる第一保護層３０を厚さ１μ
m程度に成膜する。この時の成膜条件はガス圧１Ｐａ、
ＲＦパワー密度５Ｗ／ｃｍ²である。

【００３５】続いて、上記のように成膜された第一保護
層３０上にＳｉからなる中間膜３１、そして中間層３１
上にダイヤモンド状カーボンからなる下地層３２、下地
層３２上にｃ−ＢＮからなる保護層３３を上記と同じス
パッタ装置中で連続して成膜することによって図３に示
すような積層保護膜Ｄ構造を有するサーマルヘッドａを
形成する。

【００３６】また、前記第一保護層３０にサイアロンの
代わりにＳｉＯ₂を用いて、上記と同様に製造した保護
膜Ｄ構造を有するサーマルヘッドｂを形成する。

【００３７】なお、上記サーマルヘッドａ及びｂを製造
する際の各積層膜の形成条件の詳細を表１に示す。

【００３８】

【表１】

【００３９】そこで、上記のような方法によって製造さ
れた実施例１のサーマルヘッドａ及びｂについて、以下
のようなサーマル紙に対する走行寿命試験及び印字寿命
試験を行なった。（試験例１）走行寿命試験については、通常の熱転写プ
リンタによる印字と同じ圧接力で感熱紙にサーマルヘッ
ドを押し付けながら走行させ、前記サーマルヘッドの媒
体対向面側に形成された保護膜Ｄが摩滅する直前までの
距離について、前記従来のサーマルヘッドと、上述した
方法によって製造されたサーマルヘッドａ及びｂについ
て比較検討した。一方、印字寿命試験については、熱転
写プリンタに電力を印加して印字に不具合が生じる直前
までの印字数を、前記走行寿命試験と同様に前記従来の
サーマルヘッドと、上述した方法によって製造されたサ
ーマルヘッドａ及びｂについて比較検討した。上記走行
寿命試験及び印字寿命試験の結果を表２に示す。

【００４０】

【表２】

【００４１】さらに、上記印字寿命試験については、熱
転写プリンタに電力を印加して印字を行なった際の、そ
の印字文字数に対する抵抗変化量／初期抵抗＝ΔＲ／Ｒ
について、前記従来のサーマルヘッドと、上述した方法
によって製造されたサーマルヘッドａ及びｂについて比
較検討した。その結果を図４に示す。

【００４２】上記の走行寿命試験及び印字寿命試験の結
果から、明らかに本実施例におけるサーマルヘッドは、
前記従来のサーマルヘッドに比較して、耐摩耗性及び長
寿命化が飛躍的に向上していることがわかる。

【００４３】（実施例２）また、本発明の保護膜構造を
適用した本実施例２の磁気ヘッドについて、図５及び図
６を参照しながら詳細に説明する。図５及び図６は、本
実施例１の３レールタイプのモノリシックタイプの浮動
式ヘッドを示す図である。図５に示す浮動式ヘッドは、
セラミック材あるいはＭｎ−Ｚｎフェライト材等からな
るスライダー４０ａの一端部にフェライト等の磁性材料
からなる磁気コア３８を、非磁性材からなる充填ガラス
３９でガラス溶着により形成されている。

【００４４】そして、この３レールタイプの浮動式ヘッ
ドは、ギャップ部４２の媒体対向面と、反対側のアペッ
クス部４１にも充填ガラス３９を用いて、磁気コア３８
とスライダー４０ａとの接合強度を高めた構成からなっ
ている。そしてこうした構成からなる浮動式ヘッド本体
４０の媒体対向面４０Ａの少なくとも前記スライダー４
０ａに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからなる群から選ばれた
１種又は、２種以上の元素からなる中間層４３が設けら
れ、さらに、その上面にＣを主成分とするアモルファス
層からなる下地層４４が成膜され、さらに、この上面に
ｈ（六方晶）−ＢＮ膜４５ａ、そして、このｈ−ＢＮ上
にｃ−ＢＮ膜４５ｂからなる保護層４５が成膜されてな
るものである。なお、上述した実施例１の磁気ヘッドに
おいては、その保護層４５をｈ−ＢＮ膜４５ａ及びｃ−
ＢＮ膜４５ｂから形成しているが、ｃ−ＢＮ膜４５ｂの
みで保護層４５を構成しても良い。

【００４５】上述した構成からなる本実施例１の浮動式
ヘッドの特徴は、その媒体対向面４０Ａ又はスライダー
４０ａに、前記組成からなる中間層４３を介して、下地
層４４を設け、この上にｈ−ＢＮ膜４５ａ及びｃ−ＢＮ
膜４５ｂからなる保護層４５を設けたところである。

【００４６】また、上述したような構成からなる本実施
例２の磁気ヘッドの例に示した浮動式ヘッドは、磁気デ
ィスクに対して記録再生を行なう場合、図７、図８に示
すように、磁気ディスク４６に対して微小間隔をあけて
浮上走行しており、この浮上量は磁気記録の性能に大き
な影響を与える。つまり、この浮上量が大きければ大き
いほど浮動式ヘッドのギャップ部４２と磁気ディスク４
６の磁性層との距離が大きくなって、磁気記録再生性能
の低下をもたらすものである。

【００４７】よって、本実施例２のように、浮動式ヘッ
ドの媒体対向面４０Ａ又はスライダー４０ａの表面に中
間層４３、下地層４４及び保護層４５を形成すると、こ
の中間層４３、下地層４４及び保護層４５分の厚さだ
け、前記ギャップ部４２と磁気ディスク４６の磁性層と
の距離を大きくし、磁気記録性能の低下につながりかね
ない。従って、前記中間層４３の厚さは、２０Å程度、
下地層４４の厚さは３０Å程度の範囲で、また、前記保
護層４５の膜厚は５０〜１５０Å程度の範囲とし、積層
保護膜Ｄ’を構成する中間層４３から保護層４５の間の
層厚の総計は、１５０Å程度とすることが望ましい。

【００４８】そしてさらに、前記浮動式ヘッドの中間層
４３、下地層４４及び保護層４５の厚さ分と、磁気ディ
スク４６の磁性層上面に被膜された保護膜等の膜厚を合
わせて約３００Å程度とすることが好ましいとされてい
る。なお、前記磁気ヘッドの浮上量をさらに微小間隔に
すれば、その間隔が小さいほど、磁気記録性能を向上さ
せることができるが、例えば現在では前記浮動式ヘッド
４７の浮上量は、１０００Å程度であり、前記浮動式ヘ
ッド４７の浮上量の微小間隔は、現在の技術レベルにお
いては、ある程度の限界が存在する。

【００４９】よって、本実施例１の浮動式ヘッドのよう
に、その媒体対向面に中間層４３及び前記下地層４４介
して前記保護層４５を設け、本実施例４の浮動式ヘッド
４７と磁気ディスク４６の間に、ある一定間隔に決めら
れた浮上量範囲を維持し、かつ前記浮動式ヘッド４７の
ギャップ部４２と磁気ディスク４６の磁性層の間隔を確
保することによって、浮動式ヘッドにおける媒体対向面
４０Ａの耐摩耗性の向上を図り、前記浮動式ヘッドの浮
上安定性を確保し、ＣＳＳ特性の向上を図ることによ
り、磁気記録特性の向上を可能することができる。

【００５０】さらにまた、本実施例２の浮動式ヘッドに
おける前記中間層４３、下地層４４そして保護膜４５の
各々の膜厚は、最低でも１０Å〜５０Å程度の範囲でな
いと、上記方法によって形成される膜が、不均一になり
易く、さらに薄いとアイランド状に形成されてしまうこ
とが推測される。そこで、前記保護層４５は最低でも５
０Å以上であることが望ましいが、その下地層４４は２
０Å程度として、故意にアイランド状に形成されること
を目的として、その上面に成膜される保護層４５の内部
応力の緩和を図る手段とすることも一つの構成例として
考えられる。

【００５１】従って、以上説明したように、本実施例２
の浮動式ヘッドは、浮動式ヘッド本体４０の媒体対向面
４０Ａに、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからなる群から選ばれ
た１種又は２種以上の元素からなる中間層４３を形成
し、この上面にダイヤモンド状カーボンやグラファイト
状カーボン等のＣを主成分とするアモルファス層からな
る下地層４４を設け、この下地層４４上にＢＮ薄膜から
なる保護層４５を形成することによって、浮動式ヘッド
本体４０の媒体対向面４０Ａと前記中間層４３の密着
性、そして前記中間層４３と下地層４４、及び前記下地
層４４と保護層４５の密着性を確保することができ、さ
らには、前記積層保護膜Ｄ’の表面層となる保護層４５
を、充分な硬度を有するＢＮ薄膜で形成することによっ
て、前記浮動式ヘッド本体４０の媒体対向面４０Ａの耐
摩耗性の向上を図り、磁気記録特性を良好なものとする
ことを可能としたものである。

【００５２】また、上記構成からなる実施例２の浮動式
ヘッドの保護層４５をｃ−ＢＮ膜とｈ−ＢＮ膜の２層構
造から構成することにより、保護層４５と下地層４４の
間で、ミクロなレベルでの結合状態の整合性を良好にす
ることができるので、内部応力を緩和できると同時に、
保護層４５との密着力を向上させることができる。

【００５３】なお、前記磁気ヘッド本体４０を形成する
Ｍｎ−Ｚｎフェライトと、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからな
る群から選ばれた１種又２種以上の元素からなる中間層
４３との密着性が良好な理由は、このＭｎ−Ｚｎフェラ
イトを形成しているＭｎＯやＺｎＯ及びＦｅ₂Ｏ₃の酸素
とＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖが結び付き酸化物を作り易いた
めであり、さらに前記中間層４３と前記下地層４４の密
着性が良好な理由は、前記中間層４３のＳｉ、Ｔｉ、Ｚ
ｒ、ＶとＣが結合し炭化物を作り易いためであり、さら
に、前記下地層４４とＢＮ膜からなる保護層４５の密着
性が良好な理由は、ＢとＣとが結合してＢ₄Ｃなどの炭
化物を作り易くなるためである。そしてさらに、前記Ｍ
ｎ−Ｚｎフェライトからなる磁気ヘッド本体４０の媒体
対向面４０Ａと前記中間層４３の密着強度と、前記中間
層４３と前記下地層４４の密着強度、及び前記下地層４
４と保護層４５とのバランスが良好であることが、本実
施例２の磁気ヘッド本体４０の媒体対向面４０Ａに形成
された中間層４３及び下地層４４の密着性の強度、及び
前記下地層４４と保護層４５の密着性の確保を確実なも
のとしている。

【００５４】また、上述した本実施例２の磁気ヘッド
は、Ｍｎ−Ｚｎフェライトからなる浮動式ヘッドについ
て示したが、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ（アルチック）からなる
浮動式ヘッドにおいても、本実施例２と同様に、前記組
成からなる中間層４３及び下地層４４及び保護層４５を
形成することで、前記Ｍｎ−Ｚｎフェライトからなる磁
気ヘッドと同様な効果を得ることが可能である。

【００５５】Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣからなる浮動式ヘッドの
場合には、前記Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣと前記組成からなる中
間層４３、そして前記中間層４３と下地層４４、前記下
地層４４と保護層４５の密着性を確保できる理由は、前
記中間層４３の組成Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖと、この中間
層４３成分と前記Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣは、Ａｌ₂Ｏ₃の酸素
と結び付いて酸化物を形成し易く、又、ＴｉＣのＴｉ又
はＣと結び付いて、チタン化物又は炭化物を形成し易い
ために、前記Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣと前記中間層４３の密着
性を確保できるものであり、そして、前記中間層４３と
下地層４４、前記下地層４４と保護層４５は、上述した
Ｍｎ−Ｚｎフェライトの例で説明した理由と同じ理由
で、その密着性を確保することができるものである。

【００５６】そして、このＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣからなる浮
動式ヘッドの場合も、前記磁気ヘッド本体４０の媒体対
向面４０ＡのＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣと中間層４３の密着強
度、そして前記中間層４３と下地層４４の密着強度、前
記下地層４４と保護層４５の密着強度のバランスが良好
であることにより、磁気ヘッド本体４０の媒体対向面４
０Ａに形成された中間層４３及び下地層４４、そして保
護層４５の密着性強度の確保を確実なものとしている。

【００５７】以上説明した本実施例３の浮動式ヘッドに
おいては、前記浮動式ヘッドのスライダ４０ａ表面は、
その摺動性を良好にするために鏡面加工がされている
が、上述した本実施例１の浮動式ヘッドは、この鏡面加
工により生成された加工変質層を除去することなく、中
間層４３及び下地層４４が形成された構成からなるもの
である。（実施例３）そこで、本実施例３に上記実施例２の浮動
式ヘッドにおいて、そのスライダ４０ａに下地層３６を
形成する前に、加工変質層の除去処理を行ない、これに
前記中間層４３及び下地層４４及び保護層４５を設けた
実施例３の浮動式ヘッドについて説明する。

【００５８】本実施例３の磁気ヘッドの製造工程は、図
５及び図６に示す実施例２の浮動式ヘッドのＭｎ−Ｚｎ
フェライト等からなる媒体対向面４０Ａのスライダ４０
ａが、鏡面加工された後に、この鏡面加工によって形成
されたスライダ４０ａの加工変質層を除去し、この上面
に前記実施例２と同様に中間層４３、そしてこの中間層
４３の上面に下地層４４を設け、この下地層４４の上面
に保護層４５を形成したものである。

【００５９】よって、本実施例２の磁気ヘッドにおいて
は、浮動式ヘッドのスライダ４０ａの表面に形成された
加工変質層を除去することによって、前記浮動式ヘッド
本体４０を形成するＭｎ−Ｚｎフェライトと中間層４３
との密着性を上記実施例２よりもさらに確実なものとす
ることができるとともに、このスライダ４０ａ表面と中
間層４３との密着強度、及び前記中間層４３と下地層４
４との密着強度、前記下地層４４と保護層４５の密着強
度の向上を図り、その媒体対向面の耐摩耗性の向上を図
るとともに、磁気記録特性を良好なものとし、磁気ヘッ
ドの長寿命化を図ることが可能である。

【００６０】なお、上述した本実施例３の浮動式ヘッド
においても、上述した実施例２の浮動式ヘッドと同様
に、Ｍｎ−Ｚｎフェライトからなる浮動式ヘッド及びＡ
ｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣからなる浮動式ヘッドに同様に実施する
ことができる。

【００６１】（製造例２）そこで、以上説明した構成か
らなる本発明の保護膜構造を採用した実施例３の浮動式
ヘッドの製造方法について、以下に説明する。まず、Ｍ
ｎ−Ｚｎフェライトからなる磁気ヘッドスライダの媒体
対向面に形成された加工変質層をスパッタ等により除去
する。そして、前記加工変質層が除去された磁気ヘッド
の媒体対向面に中間層４３及び下地層４４、保護膜４５
を同じスパッタ装置の中で連続して成膜する。

【００６２】前記加工変質層が除去された磁気ヘッドの
媒体対向面をヒーターで１００℃で加熱させながら、Ｓ
ｉ板をターゲット電極とし、高周波スパッタリングを行
ない、Ｓｉからなる中間層４３を厚さ２０Å程度で成膜
した。この時の成膜条件はガス圧１Ｐａ、ＲＦバワー密
度０．５Ｗ／ｃｍ²である。

【００６３】そして、上記のように成膜された中間層４
３上にダイヤモンド状カーボンからなる下地層４４、そ
して前記下地層４４上にｃ−ＢＮからなる保護膜４５を
上記中間層４３と同じスパッタ装置中で、表３に示すよ
うな成膜条件の下で成膜されることによって上記実施例
３に示す浮動式ヘッドを完成する。

【００６４】

【表３】

【００６５】以上説明したように、上記実施例２及び実
施例３においては、３レールタイプの浮動式ヘッドを例
にあげているが、本願発明の保護膜構造は、薄膜磁気ヘ
ッドの媒体対向面、及びＭＩＧ（メタルインギャッ
プ）ヘッドの媒体対向面等、磁気テープを磁気記媒体と
して用いる磁気ヘッド等の媒体対向面に設けることによ
っても、前記実施例２及び３で示したような効果と同様
に、その耐摩耗性の向上を図ることが可能であり、磁気
記録特性の向上を図ることが可能である。

【００６６】（参考例）以下の参考例は、先の保護膜構造を磁気ディスクの表面
に形成したもので、図９（ａ）及び図９（ｂ）に、参考
例の磁気ディスクの構成を示す。図９（ａ）に示すよう
に参考例の磁気ディスクは、中央部に透孔５９が形成さ
れたＡｌ、Ａｌ合金あるいはガラスなどからなる円盤状
の基板６０と、この基板６０の全面に被膜されたＮｉ−
Ｐメッキ層６１とからなる磁気ディスク基板Ｅが主体と
なり、磁気ディスク基板Ｅの前記Ｎｉ−Ｐメッキ層６１
上に、図４（ｂ）のような積層膜Ｂ”が形成されてい
る。

【００６７】図９（ｂ）に示す積層膜Ｂ”は、厚さ千数
百Å程度のＣｒ膜６３と、Ｃｒ膜６３上に形成された厚
さ数百Å程度のＣｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ合
金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ合金等Ｃｏ系合金からなる磁性膜
６４と磁性層６４上に積層されたＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ
からな群から選ばれた１種又２種以上の元素からなる中
間層６５と、この中間層６５上に、ダイヤモンド状カー
ボンやグラファイト状カーボン等のＣを主成分とするア
モルファス層からなる下地層６６、さらに、この下地層
６６上面にＢＮ薄膜からなる保護層６７がＩＶＤ（イオ
ン蒸着薄膜形成）法により成膜されている。

【００６８】ＩＶＤ法とは、すでに知られているように
電子ビームによる加熱あるいはスパッタリングなどによ
って金属等を蒸発させ、基板上に蒸着膜を体積されると
同時に、適切なエネルギーに設定されたイオンを基板に
照射させて薄膜を形成する手法である。この際、イオン
種として窒素イオンや酸素イオンを用いれば、イオンの
エネルギーのみを使用した薄膜形成ができる。

【００６９】これまで、ＣＶＤ法（化学気相反応法）や
イオンプレーティング法などによって、窒化チタン（Ｔ
ｉＮ）薄膜をはじめとする各種耐摩耗コーティングが工
業的に広く応用されてきたのは周知の通りである。ＩＶ
Ｄ法は、それら薄膜形成法に比べ以下の特徴を有する。照射イオンと蒸発金属原子の衝突・反跳により、両
者の混合相からなる混合層が基板／薄膜界面に形成さ
れ、薄膜は強固な密着性を有する。照射イオンと蒸発金属の原子及び電子との衝突によ
って、蒸発金属の励起・移動が引き起こされる。その結
果、拡散、固溶という熱力学に支配される要因に関わり
なく、新物質の合成を設計することができる。低温下で薄膜形成を行なうため、用いる基板種が限
定されない。金属の蒸発とイオン照射とは独立して制御されるた
め、薄膜の組織化、イオン分布等を任意にコントロール
することができる。

【００７０】よって、ＩＶＤ法により形成されるＢＮ薄
膜は、高硬度を有し、化学的安定性が高いため耐摩耗材
として有用である。また、これまで高温・高圧相である
ＢＮ薄膜合成を実現できた例が極めて少ない中で、ＩＶ
Ｄ法はＢＮを各種基板の上に密着性良く合成することが
できる。従って、参考例の磁気ディスクの保護層６７
は、その下地層６６との密着性が良好で、かつ高硬度を
有し、化学的に安定で、耐摩耗性の良好なものを提供す
ることができる。

【００７１】さらにまた、前記従来の磁気ディスクにお
いては、Ｃ等でなる保護膜６６とＣｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎ
ｉ−Ｃｒ等でなる磁性層６４との密着性が良好でなく、
前記保護膜６６が剥離し易いために、磁気ディスクの耐
クラッシュ性及び耐候性を充分に高めることが困難であ
ったが、参考例の磁気ディスクは、前記磁性層６４との
密着強度の高い、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからな群から選
ばれた１種又２種以上の元素からなる中間層６５を介し
て、さらに、この中間層６５との密着強度の高い、ダイ
ヤモンド状カーボンやグラファイト状カーボン等のＣを
主成分とするアモルファス層からなる下地層６６を形成
するとともに、前記磁性層６４と中間層６５の密着強
度、そして前記中間層６５と下地層６６、そして前記下
地層６６と保護層６７の密着強度のバランスを図ること
により、参考例の磁気ディスク表面の耐摩耗性を向上さ
せ、磁気記録特性の向上を図ることができる。

【００７２】さらに、上述した構成からなる参考例の磁
気ディスクは、前記中間層６５及び下地層６６及び保護
層６７の厚さ分のスペーシングロスを生じる恐れがある
が、この中間層６５及び下地層６６及び保護層６７の厚
さを１０００Å以下に抑えることによって、通常使用す
るには無視できる程度のロスにとどまり、実用上での問
題は回避できる。しかし、前記中間層６５、そして下地
層６６及び保護層６７の各膜厚は、最低でも１０Å〜５
０Å程度でないと、上記方法によって形成される膜が、
不均一になり易く、さらに薄いとアイランド状に形成さ
れてしまうことが推測される。そこで、前記保護層６７
は、最低でも５０Å以上であることが望ましいが、その
下地層６６は２０Å程度として、故意にアイランド状に
形成されることを目的として、その上面に成膜される保
護層６７の内部応力の緩和を図る手段とすることも一つ
の構成例として考えられる。

【００７３】従って参考例の磁気ディスクは、従来の磁
気ディスクの全面に、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからなる群
から選ばれた１種又は２種以上の元素からなる中間層６
５を形成し、この上面にＣを主成分とするアモルファス
層からなる下地層６６を設け、さらにこの下地層６６上
面に保護層６７を形成することによって、磁気ヘッドの
媒体対向面と前記中間層６５の密着性、そして前記中間
層６５と下地層６６の密着性、前記下地層６６と保護層
６７の密着性を確保することができ、前記従来の磁気デ
ィスクの媒体対向面の耐摩耗性の向上を図り、磁気記録
特性を良好なものとすることが可能である。

【００７４】また、本発明の保護膜構造は、表面の摩耗
が著しく、その表面の摩耗対策が問題視される工具等の
表面に当たる部分に採用することもできる。

【００７５】

【発明の効果】従って、本願発明の保護膜構造は、充分
な硬度を有する窒化ホウ素からなる保護層の下地層に、
前記保護層と密着性の良好な炭素を主成分とする下地層
が設けられ、さらにこの下地層と基材との間には、前記
下地層及び基材との両者との密着性の良好なＳｉ、Ｔ
ｉ、Ｚｒ、Ｖからなる群から選ばれた１種又は２種以上
の元素からなる中間層が設けられていることから、本願
発明の保護膜構造は、基材と中間層との密着性の向上を
図り、中間層と下地層との密着性の向上を図り、更に下
地層と保護層の間の密着性の向上を図り、基材と中間層
と下地層と保護層の相互密着性の全体バランスをとると
ともに、保護層の耐摩耗性の向上を図ることが可能であ
る。また、前記保護層をｃ−ＢＮ膜及びｈ−ＢＮ膜の２
層構造から構成した場合には、保護層と下地層との間
で、ミクロなレベルでの結合状態の整合性を良好にする
ことができるので、内部応力を緩和できると同時に、保
護層との密着力を向上させることができる。

【００７６】そしてさらに、本願発明の保護膜構造は、
磁気ヘッド、サーマルヘッドの媒体対向面、又は工具等
の表面に至るまで、長期間の使用による摩耗が問題視さ
れるものにおいて、幅広く利用することができ、本願発
明における保護膜構造の適用により、それらの長寿命化
を図ることが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の保護膜構造を適用した本実施
例１のサーマルヘッドにおけるガラスグレーズ蓄熱層付
近の要部拡大断面図である。

【図２】図２は、本発明の保護膜構造を適用した本実施
例１のサーマルヘッドの断面の概略図である。

【図３】図３は、図１に示すサーマルヘッド要部拡大断
面図におけるＣ部分の拡大図である。

【図４】図４は、本試験例１の印字寿命試験おいて、印
字文字数に対して初期抵抗Ｒに対する抵抗変化量ΔＲの
比（＝ΔＲ／Ｒ）の関係を示した図である。

【図５】図５は、本発明の保護膜構造を適用した本実施
例２の浮動式ヘッドを示す斜視図である。

【図６】図６は、図５の正面図である。

【図７】図７は、浮動式ヘッドが磁気ディスク上を走行
する状態を示す上面図である。

【図８】図８は、図７の側面図である。

【図９】図９（ａ）は、参考例の保護膜構造を適用した
参考例の磁気ディスクにおける磁気ディスク基板Ｅの断
面構造を示す概略図である。図９（ｂ）は、図９（ａ）の磁気ディスク基板Ｅ上に積
層された積層膜Ｂ’の積層構造を示す断面図である。

【図１０】図１０は、従来のサーマルヘッドにおけねガ
ラスグレーズ蓄熱層付近の要部拡大断面図である。

【図１１】図１１は、図１０のＣ’部分における拡大図
である。

【図１２】図１２は、従来のＭＩＧヘッドを示す斜視図
である。

【図１３】図１３は、磁気ディスク上を浮動式ヘッドが
走行する状態を示す図である。

【符合の説明】

３０第一保護層３１中間層３２下地層３３保護層４３中間層４４下地層４５保護層Ｂ積層膜Ｄ積層保護膜Ｄ’積層保護膜

フロントページの続き (56)参考文献特開平３−288321（ＪＰ，Ａ) 特開平３−193363（ＪＰ，Ａ) 特開平２−24153（ＪＰ，Ａ) 特開昭61−189957（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−212170（ＪＰ，Ａ) 特開平２−263661（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−292419（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−76423（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−38709（ＪＰ，Ａ) 特開平５−234059（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B41J 2/335 G11B 5/127 G11B 5/187

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｍｎ-Ｚｎフェライト等の基材上に設け
られた窒化ホウ素からなる保護層を具備する保護膜構造
であって、前記窒化ホウ素からなる保護層の下地層に、
炭素を主成分とするアモルファス層が設けられ、前記下
地層と基材の間にＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからなる群から
選ばれた１種または２種以上の元素からなる中間層が形
成されてなることを特徴とする保護膜構造。
【請求項２】前記保護層が立方晶窒化ホウ素と六方晶
窒化ホウ素の２層構造からなることを特徴とする請求項
１に記載の保護膜構造。
【請求項３】Ｍｎ-Ｚｎフェライト等の基材上に設け
られた窒化ホウ素からなる保護層を具備する保護膜構造
であって、前記窒化ホウ素からなる保護層の下地層に、
炭素を主成分とするアモルファス層が設けられ、前記下
地層と基材の間にＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからなる群から
選ばれた１種または２種以上の元素からなる中間層が形
成されてなる保護膜構造を有することを特徴とする磁気
ヘッド。
【請求項４】前記保護層が立方晶窒化ホウ素と六方晶
窒化ホウ素の２層構造からなることを特徴とする請求項
３に記載の磁気ヘッド。
【請求項５】Ｍｎ-Ｚｎフェライト等の基材上に設け
られた窒化ホウ素からなる保護層を具備する保護膜構造
であって、前記窒化ホウ素からなる保護層の下地層に、
炭素を主成分とするアモルファス層が設けられ、前記下
地層と基材の間にＳｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖからなる群から
選ばれた１種または２種以上の元素からなる中間層が形
成されてなる保護膜構造を有することを特徴とするサー
マルヘッド。
【請求項６】前記保護層が立方晶窒化ホウ素と六方晶
窒化ホウ素の２層構造からなることを特徴とする請求項
５に記載のサーマルヘッド。