JP3208972B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ＶＴＲ、磁気ディスク
装置等に用いられる強磁性金属薄膜型磁気記録媒体に関
するものであり、特に電磁変換特性と実用信頼性とを高
次元両立させるために磁性層上に保護膜及び潤滑剤層を
順次形成させた磁気記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録装置には大容量化、高速
化、高画質・高音質化、小型軽量化等が要望されるよう
になってきた。それに伴い磁気記録媒体としては高密度
記録を達成することが必要不可欠であり、従来からの磁
性体を結合剤中に分散させた塗布型磁気記録媒体に対
し、磁性層の残留磁束密度（Ｂｒ）及び保磁力（Ｈｃ）
が共に大きく、磁性層の薄膜化が可能であり、しかも磁
性層表面の超平滑化に最適である強磁性金属薄膜型磁気
記録媒体の開発、実用化が積極的に行われている。

【０００３】しかしながら強磁性金属薄膜型磁気記録媒
体の磁性層は、硬度が低く塑性変形しやすいため、高速
回転するＶＴＲの磁気ヘッド及び金属シリンダと直接接
触する場合、磁性層は瞬間的に摩耗・損傷され、ヘッド
摺動面に金属凝着を引き起こし、その結果、耐久性の悪
化（繰り返し走行による大幅な記録再生出力の低下、ス
チルライフの著しい減少等）を招くという問題が生じ
た。また磁性層表面は、酸化被膜が形成され保護されて
ているものの高湿環境下における耐食性は、不充分であ
るといった問題を有していた。

【０００４】そこで従来より、強磁性金属薄膜型磁気記
録媒体の潤滑性、耐摩耗性及び耐食性を向上させるため
に、微小突起を形成したベースフィルムを使用したり、
磁性層上に保護膜あるいは滑り性・撥水性効果を合わせ
持つ含フッ素系潤滑剤層を形成することが提案されてい
る。特に保護膜については、磁性層と磁気ヘッド間のス
ペーシング損失を低減するために、保護膜の膜厚を薄く
設定する必要があり、そのため高硬度で摩耗しにくいダ
イヤモンド状炭素膜を磁性層上に形成する構成が数多く
提案されている（例えば特開昭６１−２１０５１８号公
報及び特開昭６３−９８８２４号公報等に記載。）。

【０００５】また特開平１−２４５４１７号公報及び特
開平２−１５８９０９号公報等において、磁性層上にダ
イヤモンド状炭素膜を形成し、さらにこのダイヤモンド
状炭素膜上に潤滑剤層（含フッ素脂肪酸層）を形成する
構成が開示されている。

【０００６】しかしながら従来より行われてきた方法を
用いて、走行安定性及び耐久性を充分に満足させた磁気
記録媒体を提供することは非常に困難であり、様々な問
題が生じている。

【０００７】例えば磁性層上に含フッ素系潤滑剤層のみ
を形成した場合には、せん断力を低下させることができ
るものの、媒体表面の硬度が低く摩耗しやすいため、走
行安定性が悪化するとともに、スチルライフが減少する
結果を招いてしまう。

【０００８】また磁性層上に硬質保護膜（例えばダイヤ
モンド状炭素膜）のみを形成した場合には、高速回転す
るＶＴＲの磁気ヘッド及び金属シリンダとの直接接触に
より保護膜自体が脆性破壊を起こし、その結果、スチル
ライフの著しい減少を招くとともに繰り返し走行時の再
生出力の安定性を確保することができない。

【０００９】さらに磁性層上に高硬度なダイヤモンド状
炭素膜および潤滑剤層を順次形成させた場合において
も、ダイヤモンド状炭素膜の表面状態が化学的に非常に
不活性であるため、潤滑剤との接着性が不充分となり、
記録再生時にヘッド摺動面に潤滑剤成分からなる焼付き
が生じ、著しい出力低下を招いたり、長時間のヘッド目
づまりを発生させる等の問題を有していた。

【００１０】そこで最近では、保護膜と潤滑剤層との接
着性を改善するために、強磁性金属薄膜上に硬質炭素保
護膜、含窒素プラズマ重合膜、含フッ素カルボン酸を含
む潤滑剤層を順次形成する構成（特開平２−１２６４１
７号公報）、強磁性金属薄膜層上に少なくとも炭素原子
と窒素原子とを含有した有機高分子化合物からなる保護
膜層を設け、さらにこの保護膜層上に潤滑剤層を形成す
る構成（特開昭６２−５８４１６号公報）、強磁性金属
薄膜上にＢまたはＴｉまたはＳｉを含む硬質炭素薄膜を
形成した後、連続して真空蒸着法にて反応基を有する潤
滑剤層を配する構成（特開平１−１８４７２２号公
報）、磁性金属薄膜上にＭｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｖ及びＷから選ばれる少なくとも一種を含有するグ
ラファイト状カーボンを主成分とする保護膜を設けた
後、メルカプト基を有する有機化合物を主成分とする潤
滑層を形成する構成（特開昭６３−１７７３１２号公
報）等が提案されている。

【００１１】また特開平２−１２６４１８号公報には、
強磁性金属薄膜上に硬質炭素膜を形成し、この硬質炭素
膜表面をアンモニアガスにてグロー放電処理し、さらに
含フッ素カルボン酸を含む潤滑剤層を形成する構成が開
示されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記した
構成においても、優れた電磁変換特性及び耐久性を兼ね
備えた磁気記録媒体を提供することは困難であり、未だ
数多くの問題が存在している。

【００１３】例えば硬質炭素保護膜と潤滑剤層との界面
に含窒素プラズマ重合膜を形成する構成では、含窒素プ
ラズマ重合膜の硬度が低く摩耗しやすいため、走行安定
性、耐久性を充分に満足させることができない。一方、
耐摩耗性を改善するために含窒素プラズマ重合膜の膜厚
を大きく設定した場合には、磁性層と磁気ヘッド間のス
ペーシング損失が増大し、電磁変換特性が悪化する結果
を招いてしまう。

【００１４】またＮ、Ｂ、Ｔｉ、Ｓｉ、金属等を含有さ
せた保護膜上に潤滑剤層を形成する構成では、保護膜と
潤滑剤との接着性は改善されるものの保護膜自体の硬度
が低下するため、スチルライフ等の耐久性が悪化すると
いう問題が生じた。

【００１５】さらに硬質炭素保護膜表面をアンモニアガ
スにてグロー放電処理した後に潤滑剤層を形成する構成
では、硬質炭素保護膜表面が非重合性ガスであるアンモ
ニアから生成した荷電粒子の衝撃により著しいダメージ
を受けるため、耐久性及び耐候性が大幅に悪化するとい
う問題を有していた。

【００１６】本発明は上記課題を解決するものであり、
電磁変換特性と実用信頼性とを高次元で両立させること
のできる強磁性金属薄膜型磁気記録媒体を提供すること
を目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に第１の本発明は、非磁性基板上に強磁性金属薄膜を形
成し、この強磁性金属薄膜上にビッカース硬度が２００
０ｋｇ／ｍｍ ² 以上である硬質炭素膜を形成し、この硬
質炭素膜上に炭素、窒素、酸素を含み、炭素に対する窒
素の原子比率Ａが０．８≦Ａ≦３．４％の範囲内であ
り、酸素に対する窒素の原子比率が１０％以上であり、
厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内にある改質面を形成
し、さらにこの改質面上に潤滑剤層を形成する構成とす
る。

【００１８】第２の本発明は、非磁性基板上に強磁性金
属薄膜を形成し、この強磁性金属薄膜上にラマンスペク
トルの１３８０ｃｍ ^-1 付近に存在するピ−クを（Ａ）と
し、１５５０ｃｍ ^-1 付近に存在するピ−クを（Ｂ）と
し、この（Ａ）及び（Ｂ）のピ−クに対してガウス曲線
でフィッティングした時の（Ａ）の面積を（Ｂ）の面積
で除した値（ラマンスペクトルの面積強度比）が０．８
〜３．０であり、密度が１．５ｇ／ｃｍ ³ 以上であり、
ビッカース硬度が２０００ｋｇ／ｍｍ ² 以上である硬質
炭素膜を形成し、この硬質炭素膜上に炭素、窒素、酸素
を含み、炭素に対する窒素の原子比率Ａが０．８％≦Ａ
≦３．４％の範囲内であり、酸素に対する窒素の原子比
率が１０％以上であり、厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲
内にある改質面を形成し、さらにこの改質面上に潤滑剤
層を形成する構成とする。

【００１９】第３の本発明は、第１または第２の本発明
において、改質面の窒素濃度が最表面から深さ方向に向
かって減少する構成とする。

【００２０】

【作用】第１の本発明によれば、潤滑剤分子中に導入さ
れた極性基と化学的親和力の強い窒素原子を適切な量だ
け含有した厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内にある改質
面が硬質炭素膜上に形成されているために、硬質炭素膜
と改質面からなる保護膜の硬度を低下させることなく、
しかも強磁性金属薄膜と磁気ヘッドとのスペーシング損
失を増大させることなくテープ表面に潤滑剤分子を強固
に保持することができる。また硬質炭素膜上に改質面を
形成するために硬質炭素膜表面を含窒素有機系ガスと無
機系ガスとの混合ガスによるグロー放電プラズマに曝す
方法を適用することにより、硬質炭素膜表面を清浄化し
つつ磁性層から硬質炭素膜に拡散された酸素を含むプラ
ズマ中の化学活性種（反応活性種）を堆積させることが
できるため、硬質炭素膜と改質面との良好な密着性を確
保することが可能となる。したがって磁性層上に形成さ
れた硬質炭素膜と潤滑剤層との相乗効果を充分に発揮す
ることができるため、電磁変換特性、走行安定性、耐久
性、耐候性に優れた磁気記録媒体を提供することが可能
となる。

【００２１】第２の本発明によれば、強磁性金属薄膜上
に形成された硬質炭素膜がＳＰ ³ 結合を主体とした高硬
度でしかも緻密な構造を有する連続膜であり、さらに潤
滑剤分子中に導入された極性基と化学的親和力の強い窒
素原子を適切な量だけ含有した厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍ
の範囲内にある改質面が上記した硬質炭素膜上に形成 さ
れているために、硬質炭素膜と改質面からなる保護膜の
硬度を低下させることなく、しかも強磁性金属薄膜と磁
気ヘッドとのスペーシング損失を増大させることなくテ
ープ表面に潤滑剤分子を強固に保持することができる。
また硬質炭素膜上に改質面を形成するために硬質炭素膜
表面を含窒素有機系ガスと無機系ガスとの混合ガスによ
るグロー放電プラズマに曝す方法を適用することによ
り、硬質炭素膜表面を清浄化しつつ磁性層から硬質炭素
膜に拡散された酸素を含むプラズマ中の化学活性種（反
応活性種）を堆積させることができるため、硬質炭素膜
と改質面との良好な密着性を確保することが可能とな
る。したがって磁性層上に形成された硬質炭素膜と潤滑
剤層との相乗効果を充分に発揮することができるため、
電磁変換特性、走行安定性、耐久性、耐候性に優れた磁
気記録媒体を提供することが可能となる。

【００２２】第３の本発明によれば、潤滑剤分子中に導
入された極性基と化学的親和力の強い窒素原子を適切な
量だけ含有した厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内にある
改質面が硬質炭素膜上に形成されているために、硬質炭
素膜と改質面からなる保護膜の硬度を低下させることな
く、しかも強磁性金属薄膜と磁気ヘッドとのスペーシン
グ損失を増大させることなくテープ表面に潤滑剤分子を
強固に保持することができる。さらに改質面の窒素濃度
が最表面から深さ方向に向かって（硬質炭素膜との界面
の方向に向かって）減少している構造となっているため
に改質面自体の内部応力を適度に緩和することができ、
しかも硬質炭素膜上に改質面を形成するために硬質炭素
膜表面を含窒素有機系ガスと炭化水素系ガスと無機系ガ
スとの混合ガスによるグロー放電プラズマに曝す方法を
適用することにより、硬質炭素膜表面を清浄化しつつ、
磁性層から硬質炭素膜に拡散された酸素を含むプラズマ
中の化学活性種（反応活性種）を堆積させることができ
るため、硬質炭素膜と改質面との密着性をより向上させ
ることが可能となる。したがって磁性層上に形成された
硬質炭素膜と潤滑剤層との相乗効果を充分に発揮するこ
とができるため、電磁変換特性、走行安定性、耐久性、
耐候性に優れた磁気記録媒体を提供することが可能とな
る。

【００２３】

【実施例】（実施例１） 以下第１の本発明の実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。

【００２４】図１は第１の本発明の強磁性金属薄膜型磁
気テープの構成を示す拡大断面図である。図中、１は非
磁性基板であり、ポリエチレンテレフタレート、ポリエ
チレンナフタレート、ポリアミド、ポリイミド等の高分
子フィルムを用いることができ、磁性層側の基板表面に
は最大高さ粗さ（Ｒmax ）が１０ｎｍ〜３０ｎｍの微小
突起層２が形成されている。３は強磁性金属薄膜であ
り、真空雰囲気中でＣｏ、Ｃｏ−Ｎｉ等の金属もしくは
合金を電子ビーム等で加熱・蒸発させ、真空槽内にわず
かな酸素ガスを導入しながら、連続的に入射角を変化さ
せた斜方蒸着法により形成する。その膜厚は１５０ｎｍ
〜２００ｎｍである。４はバックコート層であり、カー
ボンブラック、炭酸カルシウム、ポリエステル樹脂、ニ
トロセルロース樹脂を主成分とした塗料を塗布・乾燥さ
せることにより形成する。その膜厚は５００ｎｍ程度で
ある。５は硬質炭素膜であり、プラズマＣＶＤ法等によ
り形成することができ、その膜厚は短波長領域での再生
出力を確保するために、８ｎｍ〜１５ｎｍが最適であ
る。硬質炭素膜のビッカース硬度は原料ガスの総圧力お
よび圧力比、グロー放電プラズマを発生させるための印
加電圧等、当該分野にて普通に用いられる方法で制御さ
れる。６は改質面であり、硬質炭素膜５表面を含窒素有
機系ガスと無機系ガスとの混合ガスによるグロー放電プ
ラズマに曝すことにより形成する。改質面の窒素原子、
酸素原子、炭素原子の総和も上記と同様、当該分野にて
普通に用いられる、原料ガスの総圧力および圧力比、さ
らにグロー放電プラズマを発生させるための印加電圧に
より制御される。その厚さＴは０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内
にある。また７はカルボキシル基等の極性基を分子中に
導入した含フッ素系潤滑剤層であり、湿式塗布法あるい
は有機蒸着法により形成し、その膜厚は３ｎｍ程度であ
る。

【００２５】また図２は、第１の本発明の強磁性金属薄
膜型磁気テープを構成している硬質炭素膜５及び改質面
６をプラズマＣＶＤ法を用いて形成するための成膜装置
の概略図を示したものである。図中、８は真空槽であ
り、真空ポンプ９を用いて真空槽８内部の圧力が１０^-4
ｔｏｒｒ〜１０^-5ｔｏｒｒの高真空状態となるように排
気を行っている。１０は非磁性基板１上に強磁性金属薄
膜３及びバックコート層４を形成させた金属薄膜型磁気
テープ用原反であり、巻き出しロール１１から送り出さ
れ、２本のパスロール１２、１３及び円筒状の冷却キャ
ン１４の外周面を経由して巻き取りロール１５に巻き取
られる。なお冷却キャン１４は金属薄膜型磁気テープ用
原反１０を一定速度で搬送できるように回転制御する働
きをしている。

【００２６】１６は硬質炭素膜５を金属薄膜型磁気テー
プ用原反１０の強磁性金属薄膜３表面上に成膜するため
の放電管（非平衡プラズマ発生空間）であり、放電管１
６の内部には、パイプ状の放電電極１７が設置されてい
る。パイプ状の放電電極１７はプラズマ発生用電源１８
と接続されており、プラズマ発生用電源１８としては、
直流電圧または交流電圧のどちらかのみを印加する方式
や直流電圧と交流電圧とを重畳させて印加する方式の３
種類の放電方式を採用することができる。１９は炭化水
素系ガスとアルゴン等の無機系ガスとの混合ガス（原料
ガス）を放電管１６内に導入するための原料ガス導入口
である。

【００２７】２０は改質面６を硬質炭素膜５上に形成す
るための放電管（非平衡プラズマ発生空間）であり、放
電管２０の内部には、パンチングメタル放電電極２１が
設置されている。パンチングメタル放電電極２１はプラ
ズマ発生用電源２２と接続されており、プラズマ発生用
電源２２としては、直流電圧または交流電圧のどちらか
のみを印加する方式や直流電圧と交流電圧とを重畳させ
て印加する方式の３種類の放電方式を採用することがで
きる。２３は含窒素有機系ガスと無機系ガスとの混合ガ
ス（原料ガス）を放電管２０内に導入するための原料ガ
ス導入口である。

【００２８】実施例１−１ 走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）による表面形状分析で
最大高さ粗さ（Ｒmax）が１５ｎｍで、直径が２００ｎ
ｍ程度の微小突起層２が１ｍｍ² あたり１０⁵から１０⁹
個設けられている１０μｍ厚のポリエチレンテレフタ
レートフィルム１表面上に連続入射角変化蒸着法を用い
てＣｏＮｉＯからなる強磁性金属薄膜３を膜厚１８０ｎ
ｍ形成する。その後、湿式塗布法によりポリエチレンテ
レフタレートフィルム１の反対側の表面上にバックコー
ト層４を膜厚５００ｎｍ形成する。

【００２９】次に図２に示した成膜装置の真空槽８内部
に金属薄膜型磁気テープ用原反１０を設置し、真空槽８
内部を真空排気した後、放電管１６内にヘキサンガス
（炭化水素系ガス：Ｃ₆Ｈ₁₄ ）とアルゴンガス（無機系
ガス：Ａｒ）をそれぞれ導入し、ヘキサンガスとアルゴ
ンガスとの圧力比が４：１、総ガス圧力が０．３ｔｏｒ
ｒとなるようにガス流量の調整を行う。また放電管２０
内にピリジンガス（含窒素有機系ガス：Ｃ₅Ｈ₅Ｎ）と水
素ガス（無機系ガス：Ｈ₂ ）をそれぞれ導入し、ピリジ
ンガスと水素ガスとの圧力比が３：２、総ガス圧力が
０．１ｔｏｒｒとなるようにガス流量の調整を行う。そ
の後、金属薄膜型磁気テープ用原反１０を３〜５ｍ／ｍ
ｉｎの走行スピードで搬送させるとともに、パイプ状の
放電電極１７に直流電圧を１０００Ｖ印加することで、
非平衡プラズマを発生させ、金属薄膜型磁気テープ用原
反１０の強磁性金属薄膜３表面上に硬質炭素膜５を膜厚
１３ｎｍ成膜する。さらにパンチングメタル放電電極２
１に直流電圧を１５００Ｖ印加することで、非平衡プラ
ズマを発生させ、金属薄膜型磁気テープ用原反１０の硬
質炭素膜５表面上に改質面６を厚さ１ｎｍ形成する。

【００３０】次に改質面６表面上に含フッ素カルボン酸
（Ｃ₅Ｆ₁₁（ＣＨ₂）₁₀ＣＯＯＨ）からなる含フッ素系潤
滑剤層７を湿式塗布法により膜厚３ｎｍ程度形成させた
後、８ｍｍ幅にスリットして８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型
磁気テープを作製した。

【００３１】実施例１−１で得られた硬質炭素膜５のビ
ッカース硬度は、２５００ｋｇ／ｍｍ² であった。

【００３２】実施例１−２ 改質面６形成用の原料ガスとして、ピリジンの代わりに
アリルアミン（含窒素有機系ガス：Ｃ₃Ｈ₇Ｎ）を用い、
アリルアミンガスと水素ガスとの圧力比を１：１とする
こと以外は実施例１−１と同様な方法により、８ｍｍＶ
ＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００３３】実施例１−３ 改質面６形成用の原料ガスであるピリジンガスと水素ガ
スとの圧力比を１：２、総ガス圧力を０．３ｔｏｒｒと
し、改質面６を厚さ２．５ｎｍ形成すること以外は実施
例１−１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜
型磁気テープを作製した。

【００３４】実施例１−４ 改質面６形成用の原料ガスとして、水素の代わりにアル
ゴン（無機系ガス：Ａｒ）を用い、ピリジンガスとアル
ゴンガスとの圧力比を１：３とすること以外は実施例１
−１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁
気テープを作製した。

【００３５】実施例１−５ 改質面６形成用の原料ガスとして、ピリジンの代わりに
アリルアミンを用い、水素の代わりにアンモニア（無機
系ガス：ＮＨ₃ ）を用い、アリルアミンガスとアンモニ
アガスとの圧力比を１：３とすること以外は実施例１−
１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気
テープを作製した。

【００３６】比較例１−１ 改質面６形成用の原料ガスとして、ピリジンの代わりに
ベンゼン（炭化水素系ガス：Ｃ₆Ｈ₆）を用いること以外
は実施例１−１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用金
属薄膜型磁気テープを作製した。

【００３７】比較例１−２ 改質面６形成用の原料ガスとして、ピリジンと水素との
混合ガスの代わりにピリジンとベンゼンと水素との混合
ガスを用い、圧力比を１：５：１とすること以外は実施
例１−１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜
型磁気テープを作製した。

【００３８】比較例１−３ 改質面６の厚さを４ｎｍとすること以外は実施例１−１
と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テ
ープを作製した。

【００３９】比較例１−４ 硬質炭素膜のビッカース硬度を１３００ｋｇ／ｍｍ² と
すること以外は実施例１−１と同様な方法により、８ｍ
ｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００４０】実施例及び比較例における改質面６の化学
組成（原子比率）ならびに化学結合状態は、含フッ素系
潤滑剤層７未形成の金属薄膜型磁気テープ用原反１０を
用いてＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により表面分析した
ものであり、その結果を（表１）に示す。

【００４１】また金属薄膜型磁気テープ用原反１０の代
わりにシリコンウエハー上に硬質炭素膜を膜厚１〜３μ
ｍ程度形成させた数種類の試料を作製し、微小硬度計
（マイクロ硬度計）を用いて上記試料のビッカース硬度
を測定し、その膜厚依存性から外挿法により膜厚１３ｎ
ｍに相当する硬質炭素膜のビッカース硬度を算出し、そ
の値を実施例及び比較例における硬質炭素膜５のビッカ
ース硬度値とした。なお上記試料での硬質炭素膜の膜厚
はエリプソメータにより測定した値を採用した。その結
果を（表１）に示す。

【００４２】

【表１】

【００４３】以上の実施例及び比較例にて得られた各８
ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープ（以下、単に磁気テ
ープと称する。）について以下の測定を行った。 （１）ヘッド目づまり、テープダメージ ＲＦ出力測定用に改造した８ｍｍＶＴＲを用い、４０℃
−８０％ＲＨの環境下、６０分長の各磁気テープに映像
信号を記録し、再生を３００パス行った。上記繰り返し
走行による耐久試験の際に６ｄＢ以上の再生出力の低下
が継続した時間を累計し、その時間をヘッド目づまり時
間と定義した。またテープダメージは、走行耐久試験後
に目視によるテープ表面状態観察をし、５段階評価を行
った。評価は実用上全く問題がないものを５とし、実用
上問題を有するものを１とした。 （２）摩擦係数変化（以下、μk変化量と称する。）常
温常湿環境下、各磁気テープの磁性層形成面側の摩擦係
数を走行耐久試験前後にそれぞれ測定し、μk変化量を
求めた。測定条件は次の通りである。

【００４４】直径４ｍｍ、表面粗さ０．２Ｓのステンレ
ス（材質：ＭＨ１５）円柱に各磁気テープの磁性層形成
面側を内側にして１８０゜の抱き角で巻きつけ、入側張
力を１０ｇ、テープ走行速度を１４ｍｍ／ｓｅｃに設定
したときの出側張力Ｘｇを測定し、次式から摩擦係数を
算出する。

【００４５】

【数１】

【００４６】なお摩擦係数としては、走行１０パス目の
測定値を採用することにした。 （３）耐候性試験 耐候性試験としては、４０℃−９０％ＲＨの環境下で約
３０日間磁気テープを放置し、錆、剥離等の発生状態を
光学顕微鏡で観察し５段階評価を行った。評価は実用上
全く問題がないものを５とし、実用上問題を有するもの
を１とした。 （４）ドロップアウト変化（以下、Ｄ.Ｏ.変化率と称す
る。） ドロップアウト測定用に改造した８ｍｍＶＴＲを用い、
常温常湿環境下、映像信号を記録した６０分長の各磁気
テープについて、ドロツプアウト（１５μｓにわたって
１６ｄＢ以上の出力低下が発生する１分間当たりの個
数）を測定した。さらに（３）による耐候性試験後にも
同様な方法でドロップアウトを測定し、耐候性試験前に
対する耐候性試験後のＤ.Ｏ.変化率を倍率で表示した。 （５）耐環境ガス性試験（Ｈ₂ Ｓガス、ＨＣｌガス） Ｈ₂ ＳガスまたはＨＣｌガスを１０００ｐｐｍ含有して
いる空気中に各磁気テープを７２時間放置した後、錆の
発生状態を光学顕微鏡で観察し５段階評価を行った。評
価は実用上全く問題がないものを５とし、実用上問題を
有するものを１とした。

【００４７】（表２）に各実施例、比較例にて作製した
８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープの評価結果を示
す。

【００４８】

【表２】

【００４９】（表１）、（表２）から明らかなように、
本実施例の金属薄膜型磁気テープは、潤滑剤分子中に導
入された極性基（カルボキシル基）と化学的親和力の強
い窒素原子を適切な量だけ含有した厚さＴが０＜Ｔ＜３
ｎｍの範囲内にある改質面が硬質炭素膜上に形成されて
いるために、硬質炭素膜と改質面からなる保護膜の硬度
を低下させることなく、しかも強磁性金属薄膜と磁気ヘ
ッドとのスペーシング損失を増大させることなくテープ
表面に潤滑剤分子を強固に保持することができる。また
硬質炭素膜上に改質面を形成するために硬質炭素膜表面
を含窒素有機系ガスと無機系ガスとの混合ガスによるグ
ロー放電プラズマに曝す方法を適用することにより、硬
質炭素膜表面を清浄化しつつ磁性層から硬質炭素膜に拡
散された酸素を含むプラズマ中の化学活性種（反応活性
種）を堆積させることができるため、硬質炭素膜と改質
面との良好な密着性を確保することが可能となる。した
がって磁性層上に形成された硬質炭素膜と潤滑剤層との
相乗効果を充分に発揮することができるため、走行耐久
性、耐候性を飛躍的に向上させることが可能となった。

【００５０】比較例１−１では、硬質炭素膜上に改質面
を形成するための原料ガスが本発明の特定の元素（窒素
原子）を分子中に含有していないために、また比較例１
−２では、改質面における炭素に対する窒素の原子比率
及び酸素に対する窒素の原子比率が本発明の適切な範囲
外となっているために、硬質炭素膜と含フッ素系潤滑剤
層との接着性が改善されず、走行耐久性、耐候性の悪化
等を招く結果となった。

【００５１】比較例１−３では、改質面に含有している
窒素原子と潤滑剤分子中に導入された極性基（カルボキ
シル基）との化学的親和力により、改質面を中間層とし
て硬質炭素膜と潤滑剤層とが強固に接着するものの、改
質面の厚さが大きすぎるために、硬質炭素膜の耐摩耗性
と潤滑剤層の低せん断力性との相乗効果が充分に発揮さ
れず、走行耐久性が悪化した。

【００５２】比較例１−４では、炭素膜のビッカース硬
度が低いため、走行耐久性が悪化した。

【００５３】（実施例２） 以下第２の本発明の実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。なお本実施例が実施例１と相違する点
は、改質面６の窒素濃度が最表面から深さ方向に向かっ
て（硬質炭素膜５との界面の方向に向かって）減少して
いることにある。

【００５４】図３は、第２の本発明の強磁性金属薄膜型
磁気テープを構成している硬質炭素膜５及び改質面６を
プラズマＣＶＤ法を用いて形成するための成膜装置の概
略図を示したものである。図中、８は真空槽であり、真
空ポンプ９を用いて真空槽８内部の圧力が１０^-4ｔｏｒ
ｒ〜１０^-5ｔｏｒｒの高真空状態となるように排気を行
っている。１０は非磁性基板１上に強磁性金属薄膜３及
びバックコート層４を形成させた金属薄膜型磁気テープ
用原反であり、巻き出しロール１１から送り出され、２
本のパスロール１２、１３及び円筒状の冷却キャン１４
の外周面を経由して巻き取りロール１５に巻き取られ
る。なお冷却キャン１４は金属薄膜型磁気テープ用原反
１０を一定速度で搬送できるように回転制御する働きを
している。

【００５５】１６は硬質炭素膜５を金属薄膜型磁気テー
プ用原反１０の強磁性金属薄膜３表面上に成膜するため
の放電管（非平衡プラズマ発生空間）であり、放電管１
６の内部には、パイプ状の放電電極１７が設置されてい
る。パイプ状の放電電極１７はプラズマ発生用電源１８
と接続されており、プラズマ発生用電源１８としては、
直流電圧または交流電圧のどちらかのみを印加する方式
や直流電圧と交流電圧とを重畳させて印加する方式の３
種類の放電方式を採用することができる。１９は炭化水
素系ガスとアルゴン等の無機系ガスとの混合ガス（原料
ガス）を放電管１６内に導入するための原料ガス導入口
である。

【００５６】２４、２５、２６は改質面６を硬質炭素膜
５上に形成するための放電管（非平衡プラズマ発生空
間）であり、放電管２４、２５、２６の内部には、パン
チングメタル放電電極２７、２８、２９がそれぞれ設置
されている。パンチングメタル放電電極２７、２８、２
９はプラズマ発生用電源３０、３１、３２とそれぞれ接
続されており、プラズマ発生用電源３０、３１、３２と
しては、直流電圧または交流電圧のどちらかのみを印加
する方式や直流電圧と交流電圧とを重畳させて印加する
方式の３種類の放電方式を採用することができる。３
３、３４、３５は含窒素有機系ガス、炭化水素系ガス、
無機系ガスからなる混合ガス（原料ガス）を放電管２
４、２５、２６内にそれぞれ導入するための原料ガス導
入口である。

【００５７】実施例２−１ 走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）による表面形状分析で
最大高さ粗さ（Ｒmax）が１５ｎｍで、直径が２００ｎ
ｍ程度の微小突起層２が１ｍｍ² あたり１０⁵から１０⁹
個設けられている１０μｍ厚のポリエチレンテレフタ
レートフィルム１表面上に連続入射角変化蒸着法を用い
てＣｏＮｉＯからなる強磁性金属薄膜３を膜厚１８０ｎ
ｍ形成する。その後、湿式塗布法によりポリエチレンテ
レフタレートフィルム１の反対側の表面上にバックコー
ト層４を膜厚５００ｎｍ形成する。

【００５８】次に図３に示した成膜装置の真空槽８内部
に金属薄膜型磁気テープ用原反１０を設置し、真空槽８
内部を真空排気した後、放電管１６内にヘキサンガス
（炭化水素系ガス：Ｃ₆Ｈ₁₄ ）とアルゴンガス（無機系
ガス：Ａｒ）をそれぞれ導入し、ヘキサンガスとアルゴ
ンガスとの圧力比が４：１、総ガス圧力が０．３ｔｏｒ
ｒとなるようにガス流量の調整を行う。また放電管２４
内にｎ−プロピルアミンガス（含窒素有機系ガス：Ｃ₃
Ｈ₉Ｎ）とメタンガス（炭化水素系ガス：ＣＨ₄ ）と水
素ガス（無機系ガス：Ｈ₂ ）をそれぞれ導入し、ｎ−プ
ロピルアミンガスとメタンガスと水素ガスとの圧力比が
２：７：１、総ガス圧力が０．１ｔｏｒｒとなるように
ガス流量の調整を行う。次に放電管２５内にｎ−プロピ
ルアミンガスとメタンガスと水素ガスをそれぞれ導入
し、ｎ−プロピルアミンガスとメタンガスと水素ガスと
の圧力比が４．５：４．５：１、総ガス圧力が０．１ｔ
ｏｒｒとなるようにガス流量の調整を行う。さらに放電
管２６内にｎ−プロピルアミンガスとメタンガスと水素
ガスをそれぞれ導入し、ｎ−プロピルアミンガスとメタ
ンガスと水素ガスとの圧力比が７：２：１、総ガス圧力
が０．１ｔｏｒｒとなるようにガス流量の調整を行う。
その後、金属薄膜型磁気テープ用原反１０を３〜５ｍ／
ｍｉｎの走行スピードで搬送させるとともに、パイプ状
の放電電極１７に直流電圧を１０００Ｖ印加すること
で、非平衡プラズマを発生させ、金属薄膜型磁気テープ
用原反１０の強磁性金属薄膜３表面上に硬質炭素膜５を
膜厚１３ｎｍ成膜する。さらにパンチングメタル放電電
極２７、２８、２９に直流電圧を２０００Ｖ印加するこ
とで、非平衡プラズマを発生させ、金属薄膜型磁気テー
プ用原反１０の硬質炭素膜５表面上に窒素濃度が最表面
から深さ方向に向かって（硬質炭素膜５との界面の方向
に向かって）減少した厚さ２ｎｍの改質面６を形成す
る。

【００５９】次に改質面６表面上に含フッ素カルボン酸
（Ｃ₅Ｆ₁₁（ＣＨ₂）₁₀ＣＯＯＨ）からなる含フッ素系潤
滑剤層７を湿式塗布法により膜厚３ｎｍ程度形成させた
後、８ｍｍ幅にスリットして８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型
磁気テープを作製した。

【００６０】実施例２−１で得られた硬質炭素膜５のビ
ッカース硬度は、２５００ｋｇ／ｍｍ² であった。

【００６１】実施例２−２ 改質面６形成用の原料ガスとして、ｎ−プロピルアミン
の代わりにジメチルホルムアミド（含窒素有機系ガス：
Ｃ₃Ｈ₇ＮＯ）を用い、改質面６を厚さ０．５ｎｍ形成す
ること以外は実施例２−１と同様な方法により、８ｍｍ
ＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００６２】実施例２−３ 硬質炭素膜５表面上に窒素濃度が最表面から深さ方向に
向かって減少した厚さ２．５ｎｍの改質面６を形成する
こと以外は実施例２−１と同様な方法により、８ｍｍＶ
ＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００６３】実施例２−４ 改質面６形成用の原料ガスの総ガス圧力を０．０５ｔｏ
ｒｒとし、改質面６を厚さ１ｍｍ形成すること以外は実
施例２−１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄
膜型磁気テープを作製した。

【００６４】実施例２−５ 改質面６形成用の原料ガスとして、ｎ−プロピルアミン
の代わりにピリジン（含窒素有機系ガス：Ｃ₅Ｈ₅Ｎ）を
用い、総ガス圧力を０．０５ｔｏｒｒとし、改質面６を
厚さ１ｍｍ形成すること以外は実施例２−１と同様な方
法により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製
した。

【００６５】比較例２−１ 窒素原子の濃度勾配を有する改質面６を形成せずに、直
接硬質炭素膜５表面上に含フッ素系潤滑剤層７を形成す
ること以外は実施例２−１と同様な方法により、８ｍｍ
ＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００６６】比較例２−２ 改質面６形成用の原料ガスとして、ｎ−プロピルアミン
とメタンと水素との混合ガスの代わりにｎ−プロピルア
ミンとメタンと酸素（無機系ガス：Ｏ₂ ）との混合ガス
を用い、圧力比を２：７：１、４．５：４．５：１、
１：７：２とすること以外は実施例２−１と同様な方法
により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製し
た。

【００６７】比較例２−３ 硬質炭素膜５表面上に窒素濃度が最表面から深さ方向に
向かって減少した厚さ４ｎｍの改質面６を形成すること
以外は実施例２−１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ
用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００６８】比較例２−４ 硬質炭素膜のビッカース硬度を１３００ｋｇ／ｍｍ² と
すること以外は実施例２−１と同様な方法により、８ｍ
ｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００６９】上記実施例及び比較例２−３、２−４にお
いて硬質炭素膜５表面上に形成した改質面６は、窒素濃
度が最表面から深さ方向に向かって減少している構造と
なっていることを角度分解Ｘ線光電子分光法（Angle Re
solved ＸＰＳ）を用いた深さ方向の組成分析により確
認した。

【００７０】実施例及び比較例における改質面６の化学
組成（原子比率）ならびに化学結合状態は、含フッ素系
潤滑剤層７未形成の金属薄膜型磁気テープ用原反１０を
用いてＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により表面分析した
ものであり、その結果を（表３）に示す。

【００７１】また金属薄膜型磁気テープ用原反１０の代
わりにシリコンウエハー上に硬質炭素膜を膜厚１〜３μ
ｍ程度形成させた数種類の試料を作製し、微小硬度計
（マイクロ硬度計）を用いて上記試料のビッカース硬度
を測定し、その膜厚依存性から外挿法により膜厚１３ｎ
ｍに相当する硬質炭素膜のビッカース硬度を算出し、そ
の値を実施例及び比較例における硬質炭素膜５のビッカ
ース硬度値とした。なお上記試料での硬質炭素膜の膜厚
はエリプソメータにより測定した値を採用した。その結
果を（表３）に示す。

【００７２】

【表３】

【００７３】以上の実施例及び比較例にて得られた各８
ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープ（以下、単に磁気テ
ープと称する。）について（実施例１）と同一内容の測
定を行った。

【００７４】（表４）に各実施例、比較例にて作製した
８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープの評価結果を示
す。

【００７５】

【表４】

【００７６】（表３）、（表４）から明らかなように、
本実施例の金属薄膜型磁気テープは、潤滑剤分子中に導
入された極性基（カルボキシル基）と化学的親和力の強
い窒素原子を適切な量だけ含有した厚さＴが０＜Ｔ＜３
ｎｍの範囲内にある改質面が硬質炭素膜上に形成されて
いるために、硬質炭素膜と改質面からなる保護膜の硬度
を低下させることなく、しかも強磁性金属薄膜と磁気ヘ
ッドとのスペーシング損失を増大させることなくテープ
表面に潤滑剤分子を強固に保持することができる。さら
に改質面の窒素濃度が最表面から深さ方向に向かって
（硬質炭素膜との界面の方向に向かって）減少している
構造となっているために改質面自体の内部応力を適度に
緩和することができ、しかも硬質炭素膜上に改質面を形
成するために硬質炭素膜表面を含窒素有機系ガスと炭化
水素系ガスと無機系ガスとの混合ガスによるグロー放電
プラズマに曝す方法を適用することにより、硬質炭素膜
表面を清浄化しつつ磁性層から硬質炭素膜に拡散された
酸素を含むプラズマ中の化学活性種（反応活性種）を堆
積させることができるため、硬質炭素膜と改質面との密
着性をより向上させることが可能となる。したがって磁
性層上に形成された硬質炭素膜と潤滑剤層との相乗効果
を充分に発揮することができるため、走行耐久性、耐候
性を飛躍的に向上させることが可能となった。

【００７７】比較例２−１では、硬質炭素膜上に改質面
が形成されていないために、また比較例２−２では、改
質面における炭素に対する窒素の原子比率及び酸素に対
する窒素の原子比率が本発明の適切な範囲外となってい
るために、硬質炭素膜と含フッ素系潤滑剤層との接着性
が改善されず、走行耐久性、耐候性の悪化等を招く結果
となった。

【００７８】比較例２−３では、改質面に含有している
窒素原子と潤滑剤分子中に導入された極性基（カルボキ
シル基）との化学的親和力により、改質面を中間層とし
て硬質炭素膜と潤滑剤層とが強固に接着するものの、改
質面の厚さが大きすぎるために、硬質炭素膜の耐摩耗性
と潤滑剤層の低せん断力性との相乗効果が充分に発揮さ
れず、走行耐久性が悪化した。

【００７９】比較例２−４では、炭素膜のビッカース硬
度が低いため、走行耐久性が悪化した。

【００８０】なお上記実施例では、改質面６の窒素濃度
が最表面から深さ方向に向かって段階的に減少する構成
となっているが、窒素濃度が連続的に減少する構成の場
合についても同様の作用効果を有するものである。

【００８１】（実施例３） 以下第３の本発明の実施例について図面を参照しながら
詳細に説明する。なお本実施例が実施例１と相違する点
は、特定の性質を有する硬質炭素膜表面上に改質面６を
形成していることにある。

【００８２】実施例３−１ 走査型トンネル顕微鏡（ＳＴＭ）による表面形状分析で
最大高さ粗さ（Ｒmax）が１５ｎｍで、直径が２００ｎ
ｍ程度の微小突起層２が１ｍｍ² あたり１０⁵から１０⁹
個設けられている１０μｍ厚のポリエチレンテレフタ
レートフィルム１表面上に連続入射角変化蒸着法を用い
てＣｏＮｉＯからなる強磁性金属薄膜３を膜厚１８０ｎ
ｍ形成する。その後、湿式塗布法によりポリエチレンテ
レフタレートフィルム１の反対側の表面上にバックコー
ト層４を膜厚５００ｎｍ形成する。

【００８３】次に図２に示した成膜装置の真空槽８内部
に金属薄膜型磁気テープ用原反１０を設置し、真空槽８
内部を真空排気した後、円筒状の冷却キャン１４の温度
を１５℃に設定する。次に放電管１６内にメタンガス
（炭化水素系ガス：ＣＨ₄ ）とアルゴンガス（無機系ガ
ス：Ａｒ）をそれぞれ導入し、メタンガスとアルゴンガ
スとの圧力比が４：１、総ガス圧力が０．２５ｔｏｒｒ
となるようにガス流量の調整を行う。また放電管２０内
にピリジンガス（含窒素有機系ガス：Ｃ₅Ｈ₅Ｎ）と水素
ガス（無機系ガス：Ｈ₂）をそれぞれ導入し、ピリジン
ガスと水素ガスとの圧力比が３：２、総ガス圧力が０．
１ｔｏｒｒとなるようにガス流量の調整を行う。その
後、金属薄膜型磁気テープ用原反１０を３〜５ｍ／ｍｉ
ｎの走行スピードで搬送させるとともに、パイプ状の放
電電極１７に直流電圧を８００Ｖ印加することで、非平
衡プラズマを発生させ、金属薄膜型磁気テープ用原反１
０の強磁性金属薄膜３表面上に硬質炭素膜５を膜厚１０
ｎｍ成膜する。さらにパンチングメタル放電電極２１に
直流電圧を１０００Ｖ印加することで、非平衡プラズマ
を発生させ、金属薄膜型磁気テープ用原反１０の硬質炭
素膜５表面上に改質面６を厚さ１ｎｍ形成する。

【００８４】次に改質面６表面上に含フッ素カルボン酸
（Ｃ₅Ｆ₁₁（ＣＨ₂）₁₀ＣＯＯＨ）からなる含フッ素系潤
滑剤層７を湿式塗布法により膜厚３ｎｍ程度形成させた
後、８ｍｍ幅にスリットして８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型
磁気テープを作製した。

【００８５】実施例３−１で得られた硬質炭素膜５のラ
マンスペクトルを図５に示す。図５より硬質炭素膜５の
ラマンスペクトルの面積強度比は０．９４であった。

【００８６】また実施例３−１で得られた硬質炭素膜５
の密度は、ラザフォード後方散乱分析法（ＲＢＳ）によ
る測定結果より、２．３ｇ／ｃｍ³ であることがわかっ
た。

【００８７】また実施例３−１で得られた硬質炭素膜５
のビッカース硬度は、２８００ｋｇ／ｍｍ² であった。

【００８８】実施例３−２ 硬質炭素膜５形成用の原料ガスであるメタンガスとアル
ゴンガスとの圧力比を３：１、総ガス圧力を０．２ｔｏ
ｒｒ、放電印加電圧を直流電圧１３００Ｖとすること以
外は実施例３−１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用
金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００８９】実施例３−２で得られた硬質炭素膜５のラ
マンスペクトルの面積強度比は０．８３、密度は２．７
ｇ／ｃｍ³ 、ビッカース硬度は３２００ｋｇ／ｍｍ² で
あった。

【００９０】実施例３−３ 硬質炭素膜５形成用の原料ガスであるメタンガスとアル
ゴンガスとの圧力比を５：１、総ガス圧力を０．３ｔｏ
ｒｒ、放電印加電圧を直流電圧７００Ｖとすること、さ
らに改質面６形成用の原料ガスであるピリジンガスと水
素ガスとの圧力比を１：３とすること以外は実施例３−
１と同様な方法により、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気
テープを作製した。

【００９１】実施例３−３で得られた硬質炭素膜５のラ
マンスペクトルの面積強度比は２．９１、密度は１．５
ｇ／ｃｍ³ 、ビッカース硬度は２０００ｋｇ／ｍｍ² で
あった。

【００９２】実施例３−４ 硬質炭素膜５形成用の原料ガスであるメタンガスとアル
ゴンガスとの圧力比を５：１、総ガス圧力を０．３ｔｏ
ｒｒ、放電印加電圧を直流電圧７００Ｖとすること、さ
らに改質面６形成用の原料ガスとして、ピリジンの代わ
りにアリルアミン（含窒素有機系ガス：Ｃ₃Ｈ₇Ｎ）を用
い、水素の代わりにアンモニア（無機系ガス：ＮＨ₃ ）
を用い、ピリジンガスとアンモニアガスとの圧力比を
１：３とすること以外は実施例３−１と同様な方法によ
り、８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００９３】実施例３−４で得られた硬質炭素膜５のラ
マンスペクトルの面積強度比は２．９１、密度は１．５
ｇ／ｃｍ³ 、ビッカース硬度は２０００ｋｇ／ｍｍ² で
あった。

【００９４】比較例３−１〜３−３ 本実施例の効果を明確にするために、メタンガスとアル
ゴンガスとの圧力比、総ガス圧力、円筒状の冷却キャン
１４の温度、放電印加電圧を変更し、他は実施例３−１
と同様な方法により、ラマンスペクトルの面積強度比、
密度、ビッカース硬度の異なる硬質炭素膜５を形成した
３種類の８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製し
た。特に比較例３−３に関しては、改質面６形成用の原
料ガスであるピリジンの代わりにベンゼン（炭化水素系
ガス：Ｃ₆Ｈ₆）を用い、他は実施例３−１と同様な方法
により改質面６を形成した。

【００９５】比較例３−１〜３−３で得られた硬質炭素
膜５のラマンスペクトルの面積強度比、密度、ビッカー
ス硬度を（表５）に示す。

【００９６】

【表５】

【００９７】比較例３−４ 改質面６形成用の原料ガスとして、ピリジンの代わりに
テトラメチル錫（含錫有機系ガス：Ｃ₄Ｈ₁₂Ｓｎ ）を用
いること以外は実施例３−１と同様な方法により、８ｍ
ｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープを作製した。

【００９８】実施例及び比較例における改質面６の化学
組成（原子比率）ならびに化学結合状態は、含フッ素系
潤滑剤層７未形成の金属薄膜型磁気テープ用原反１０を
用いてＸ線光電子分光法（ＸＰＳ）により表面分析した
ものであり、その結果を（表５）に示す。

【００９９】また金属薄膜型磁気テープ用原反１０の代
わりにシリコンウエハー上に硬質炭素膜を膜厚１〜３μ
ｍ程度形成させた数種類の試料を作製し、微小硬度計
（マイクロ硬度計）を用いて上記試料のビッカース硬度
を測定し、その膜厚依存性から外挿法により膜厚１０ｎ
ｍに相当する硬質炭素膜のビッカース硬度を算出し、そ
の値を実施例及び比較例における硬質炭素膜５のビッカ
ース硬度値とした。なお上記試料での硬質炭素膜の膜厚
はエリプソメータにより測定した値を採用した。

【０１００】以上の実施例及び比較例にて得られた各８
ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープ（以下、単に磁気テ
ープと称する。）について以下の測定を行った。 （１）スチルライフ スチルライフ測定用に改造した８ｍｍＶＴＲを用い、２
３℃−１０％ＲＨの環境下、各磁気テープに映像信号を
記録し、３０ｇ荷重の条件でスチルモードにて再生を行
い、その再生出力が６ｄＢ落ち込むまでの時間を示し
た。なお測定は最長１８０分間で打ち切った。 （２）出力低下 ＲＦ出力測定用に改造した８ｍｍＶＴＲを用い、２３℃
−１０％ＲＨの環境下、６０分長の各磁気テープに映像
信号を記録し、再生を１００パス行った。出力低下の定
義としては、再生１パス目の出力を基準（０ｄＢ）と
し、上記繰り返し走行による耐久試験の際に最も再生出
力が低下した値（最低出力値）をデシベル表示した。 （３）耐候性試験 耐候性試験としては、６０℃−９０％ＲＨの環境下で約
１０日間磁気テープを放置し、塗布ムラ、錆、結晶、剥
離等の発生状態を光学顕微鏡で観察し５段階評価を行っ
た。評価は実用上全く問題がないものを５とし、実用上
問題を有するものを１とした。 （４）摩擦係数μk 直径４ｍｍ、表面粗さ０．２Ｓのステンレス（ＳＵＳ４
２０Ｊ２）円柱に各磁気テープの磁性層形成面が９０゜
に渡って接触するようにし、ステンレス円柱に対して、
入側張力を３０ｇ、テープ走行速度を０．５ｍｍ／ｓｅ
ｃに設定した時の出側張力Ｘｇを測定し、次式から摩擦
係数を求めた。

【０１０１】

【数２】

【０１０２】なお測定環境は２５℃−３０％ＲＨであ
り、摩擦係数としては、走行３０パス目の測定値を採用
することにした。

【０１０３】（表６）に各実施例、比較例にて作製した
８ｍｍＶＴＲ用金属薄膜型磁気テープの評価結果を示
す。

【０１０４】

【表６】

【０１０５】（表５）、（表６）から明らかなように、
本実施例の金属薄膜型磁気テープは、潤滑剤分子中に導
入された極性基（カルボキシル基）と化学的親和力の強
い窒素原子を適切な量だけ含有した厚さＴが０＜Ｔ＜３
ｎｍの範囲内にある改質面がＳＰ³ 結合を主体とした高
硬度でしかも緻密な構造を有する硬質炭素膜上に形成さ
れているために、硬質炭素膜と改質面からなる保護膜の
硬度を低下させることなく、しかも強磁性金属薄膜と磁
気ヘッドとのスペーシング損失を増大させることなくテ
ープ表面に潤滑剤分子を強固に保持することができる。
また硬質炭素膜上に改質面を形成するために硬質炭素膜
表面を含窒素有機系ガスと無機系ガスとの混合ガスによ
るグロー放電プラズマに曝す方法を適用することによ
り、硬質炭素膜表面を清浄化しつつ磁性層から硬質炭素
膜に拡散された酸素を含むプラズマ中の化学活性種（反
応活性種）を堆積させることができるため、硬質炭素膜
と改質面との良好な密着性を確保することが可能とな
る。したがって磁性層上に形成された硬質炭素膜と潤滑
剤層との相乗効果を充分に発揮することができるため、
耐久性、耐候性を飛躍的に向上させることが可能となっ
た。

【０１０６】比較例３−１では、硬質炭素膜のラマンス
ペクトルの面積強度比が大きく（ＳＰ³ 結合の存在する
割合が小さく）、ビッカース硬度が低く、密度も小さい
ために、耐久性、耐候性、走行安定性が悪化する結果を
招いた。

【０１０７】比較例３−２では、硬質炭素膜のラマンス
ペクトルの面積強度比が極めて小さいため（ＳＰ³ 結合
の存在する割合が非常に大きいため）、繰り返し走行に
よる耐久試験時にヘッド摺動面の異種材料間の偏摩耗に
基づく出力低下が大きくなった。

【０１０８】比較例３−３では、硬質炭素膜のラマンス
ペクトルの面積強度比が大きく（ＳＰ³ 結合の存在する
割合が小さく）、ビッカース硬度が低く、さらに硬質炭
素膜上に改質面を形成するための原料ガスが本発明の特
定の元素（窒素原子）を分子中に含有していないため
に、硬質炭素膜と含フッ素系潤滑剤層との接着性が改善
されないために、耐久性、耐候性、走行安定性が悪化し
た。

【０１０９】比較例３−４では、低湿環境において改質
面６に含有している錫によりヘッド摺動面に金属凝着を
生じ、スチルライフの著しい減少、出力低下の大幅な悪
化を招く結果となった。さらに金属薄膜型磁気テープ表
面に錆が発生するといった耐候性劣下の問題も生じた。

【０１１０】なお本実施例の改質面６中の窒素濃度分布
は一定であったが、実施例２のように窒素濃度が最表面
から深さ方向に向かって（硬質炭素膜５との界面の方向
に向かって）減少している構成の場合においても同様の
効果が得られる。

【０１１１】なお上記実施例では、８ｍｍＶＴＲ用金属
薄膜型磁気テープのみについて説明したが、これに限定
されるものではなく、他の強磁性金属薄膜型磁気テー
プ、磁気ディスク等の磁気記録媒体についても同様に適
用できる。

【０１１２】また上記実施例では、硬質炭素膜表面に照
射するグロー放電プラズマ生成用の原料ガス（すなわち
改質面形成用の原料ガス）として、含窒素有機系ガスに
ついては、ピリジン、アリルアミン、ｎ−プロピルアミ
ン、ジメチルホルムアミド、ブチルアミンを使用した場
合についてのみ示したが、これらに限定されるものでは
なく窒素原子を分子中に含有した有機系モノマーガスで
あれば同様に適用できる。無機系ガスについては、
Ｈ₂、Ａｒ、ＮＨ₃、Ｏ₂ を使用した場合についてのみ示
したが、これらに限定されるものではなく上記ガス以外
のＨｅ、Ｎ₂ についても同様に適用可能である。また窒
素原子の濃度勾配を有する改質面を形成するための原料
ガスの一つとして、メタンガスを使用した場合について
のみ示したが、他の炭化水素系ガスについても同様に適
用できる。

【０１１３】また上記実施例では、改質面をプラズマＣ
ＶＤ法により形成する際の放電形式として直流電圧のみ
を印加する方式についてのみ示したが、この方式に限定
されるものではなく、直流電圧と交流電圧とを重畳させ
て印加する方式ならびに交流電圧のみを印加する方式に
ついても同様に実施可能である。

【０１１４】また上記実施例では、硬質炭素膜をプラズ
マＣＶＤ法により形成したが、この作製方法に限定され
るものではなく、イオンビーム蒸着法、イオンビームス
パッタ法、レーザー蒸着法等を用いることも同様に実施
可能である。

【０１１５】また上記実施例では、硬質炭素膜をプラズ
マＣＶＤ法により形成する際の放電形式として直流電圧
のみを印加する方式についてのみ示したが、この方式に
限定されるものではなく、直流電圧と交流電圧とを重畳
させて印加する方式ならびに交流電圧のみを印加する方
式についても同様に実施可能である。

【０１１６】また上記実施例では、極性基としてカルボ
キシル基を分子中に導入した含フッ素系潤滑剤について
のみ示したが、−ＯＨ、−ＳＨ、−ＮＨ₂ 、＝ＮＨ、−
ＮＣＯ、−ＣＯＮＨ₂ 、−ＣＯＮＨＲ、−ＣＯＮＲ₂ 、
−ＣＯＯＲ、＝ＰＲ、＝ＰＲＯ、＝ＰＲＳ、−ＯＰＯ
（ＯＨ）₂ 、−ＯＰＯ（ＯＲ）₂ 、−ＳＯ₃ Ｍ（ただ
し、Ｒは炭素数１〜２２の炭化水素基、Ｍは水素、アル
カリ金属またはアルカリ土類金属）から選ばれた少なく
とも一つの極性基を有する含フッ素系潤滑剤であれば同
様に適用可能である。

【０１１７】また上記実施例では、含フッ素系潤滑剤層
を湿式塗布法により形成する場合についてのみ示した
が、有機蒸着法を用いることも同様に実施可能である。

【０１１８】

【発明の効果】以上のように本発明は、非磁性基板上に
強磁性金属薄膜を形成し、この強磁性金属薄膜上にビッ
カース硬度が２０００ｋｇ／ｍｍ ² 以上である硬質炭素
膜を形成し、この硬質炭素膜上に炭素、窒素、酸素を含
み、炭素に対する窒素の原子比率Ａが０．８≦Ａ≦３．
４％の範囲内であり、酸素に対する窒素の原子比率が１
０％以上であり、厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内にあ
る改質面を形成し、さらにこの改質面上に潤滑剤層を形
成する構成、もしくは非磁性基板上に強磁性金属薄膜を
形成し、この強磁性金属薄膜上にビッカース硬度が２０
００ｋｇ／ｍｍ ² 以上である硬質炭素膜を形成し、この
硬質炭素膜上に炭素、窒素、酸素を含み、炭素に対する
窒素の原子比率Ａが０．８％≦Ａ≦３．４％の範囲内で
あり、酸素に対する窒素の原子比率が１０％以上であ
り、窒素濃度が最表面から深さ方向に向かって減少する
厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内にある改質面を形成
し、さらにこの改質面上に潤滑剤層を形成する構成、も
しくは非磁性基板上に強磁性金属薄膜を形成し、この強
磁性金属薄膜上にラマンスペクトルの１３８０ｃｍ^-1付
近に存在するピ−クを（Ａ）とし、１５５０ｃｍ^-1付近
に存在するピ−クを（Ｂ）とし、この（Ａ）及び（Ｂ）
のピ−クに対してガウス曲線でフィッティングした時の
（Ａ）の面積を（Ｂ）の面積で除した値（ラマンスペク
トルの面積強度比）が０．８〜３．０であり、密度が
１．５ｇ／ｃｍ³ 以上であり、ビッカース硬度が２００
０ｋｇ／ｍｍ ² 以上である硬質炭素膜を形成し、この硬
質炭素膜上に炭素、窒素、酸素を含み、炭素に対する窒
素の原子比率Ａが０．８％≦Ａ≦３．４％の範囲内であ
り、酸素に対する窒素の原子比率が１０％以上であり、
厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内にある改質面を形成
し、さらにこの改質面上に潤滑剤層を形成する構成によ
り、電磁変換特性、走行安定性、耐久性、耐候性に優れ
た磁気記録媒体を提供することが可能となり、その実用
上の価値は大なるものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における実施例１、実施例２、実施例３
の強磁性金属薄膜型磁気テープの構成を示す拡大断面図

【図２】本発明の強磁性金属薄膜型磁気テープを構成し
ている硬質炭素膜及び改質面をプラズマＣＶＤ法を用い
て形成するための成膜装置の概略図

【図３】本発明の強磁性金属薄膜型磁気テープを構成し
ている硬質炭素膜及び窒素原子の濃度勾配を有する改質
面をプラズマＣＶＤ法を用いて形成するための成膜装置
の概略図

【図４】本発明における実施例３−１の硬質炭素膜のラ
マンスペクトルを示した図

【符号の説明】

１ 非磁性基板 ２ 微小突起層 ３ 強磁性金属薄膜 ４ バックコート層 ５ 硬質炭素膜 ６ 改質面（もしくは島状改質面） ７ 含フッ素系潤滑剤層 ８ 真空槽 ９ 真空ポンプ １０ 金属薄膜型磁気テープ用原反 １１ 巻き出しロール １２ パスロール １３ パスロール １４ 冷却キャン １５ 巻き取りロール １６ 放電管 １７ パイプ状の放電電極 １８ プラズマ発生用電源 １９ 原料ガス導入口 ２０ 放電管 ２１ パンチングメタル放電電極 ２２ プラズマ発生用電源 ２３ 原料ガス導入口 ２４ 放電管 ２５ 放電管 ２６ 放電管 ２７ パンチングメタル放電電極 ２８ パンチングメタル放電電極 ２９ パンチングメタル放電電極 ３０ プラズマ発生用電源 ３１ プラズマ発生用電源 ３２ プラズマ発生用電源 ３３ 原料ガス導入口 ３４ 原料ガス導入口 ３５ 原料ガス導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高橋 喜代司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 小田桐 優 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 村居 幹夫 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 大地 幸和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−268219（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−102225（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−250510（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−325175（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/72 C23C 16/26 G11B 5/84

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性基板上に強磁性金属薄膜を形成
   し、上記強磁性金属薄膜上にビッカース硬度が２０００
   ｋｇ／ｍｍ ² 以上である硬質炭素膜を形成し、上記硬質
   炭素膜上に炭素、窒素、酸素を含み、炭素に対する窒素
   の原子比率Ａが０．８≦Ａ≦３．４％の範囲内であり、
   酸素に対する窒素の原子比率が１０％以上であり、厚さ
   Ｔが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内にある改質面を形成し、さ
   らに上記改質面上に潤滑剤層を形成した構成であること
   を特徴とする磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 改質面の窒素濃度が最表面から深さ方向
   に向かって減少することを特徴とする請求項１に記載の
   磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 潤滑剤層が、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−Ｓ
   Ｈ、−ＮＨ₂ 、＞ＮＨ、−ＣＯＮＨ₂ 、−ＣＯＮＨＲ、
   −ＣＯＮＲ₂ 、−ＣＯＯＲ、＞ＰＲ、＞ＰＲＯ、＞ＰＲ
   Ｓ、−ＯＰＯ（ＯＨ）₂ 、−ＯＰＯ（ＯＲ）₂ 、−ＳＯ
   ₃ Ｍ（ただし、Ｒは炭素数１〜２２の炭化水素基、Ｍは
   水素、アルカリ金属またはアルカリ土類金属）から選ば
   れた一種類以上の極性基を有する含フッ素系潤滑剤層で
   あることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記
   録媒体。
4. 【請求項４】 非磁性基板上に強磁性金属薄膜を形成
   し、上記強磁性金属薄膜上にラマンスペクトルの１３８
   ０ｃｍ^-1付近に存在するピ−クを（Ａ）とし、１５５０
   ｃｍ^-1付近に存在するピ−クを（Ｂ）とし、上記（Ａ）
   及び（Ｂ）のピ−クに対してガウス曲線でフィッティン
   グした時の（Ａ）の面積を（Ｂ）の面積で除した値（ラ
   マンスペクトルの面積強度比）が０．８〜３．０であ
   り、密度が１．５ｇ／ｃｍ³ 以上であり、ビッカース硬
   度が２０００ｋｇ／ｍｍ ² 以上である硬質炭素膜を形成
   し、上記硬質炭素膜上に炭素、窒素、酸素を含み、炭素
   に対する窒素の原子比率Ａが０．８％≦Ａ≦３．４％の
   範囲内であり、酸素に対する窒素の原子比率が１０％以
   上であり、厚さＴが０＜Ｔ＜３ｎｍの範囲内にある改質
   面を形成し、さらに上記改質面上に潤滑剤層を形成した
   構成であることを特徴とする磁気記録媒体。
5. 【請求項５】 改質面の窒素濃度が最表面から深さ方向
   に向かって減少することを特徴とする請求項４に記載の
   磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 潤滑剤層が、−ＣＯＯＨ、−ＯＨ、−Ｓ
   Ｈ、−ＮＨ₂ 、＞ＮＨ、−ＣＯＮＨ₂ 、−ＣＯＮＨＲ、
   −ＣＯＮＲ₂ 、−ＣＯＯＲ、＞ＰＲ、＞ＰＲＯ、＞ＰＲ
   Ｓ、−ＯＰＯ（ＯＨ）₂ 、−ＯＰＯ（ＯＲ）₂ 、−ＳＯ
   ₃ Ｍ（ただし、Ｒは炭素数１〜２２の炭化水素基、Ｍは
   水素、アルカリ金属またはアルカリ土類金属）から選ば
   れた一種類以上の極性基を有する含フッ素系潤滑剤層で
   あることを特徴とする請求項４または５に記載の磁気記
   録媒体。