JP3374402B2 - テ−プ走行用ロ−ラ−とその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はオ−ディオテ−プ、ビデ
オテ−プ等の走行用ロ−ラ−に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】オ−ディオテ−プ、ビデオテ−プ等のテ
−プ走行用ロ−ラ−は、録音（録画）、再生、巻き戻し
時などテ−プ走行中は常時テ−プと接している。そのた
めテ−プとの摩擦により摩耗が生じ易い部品である。ロ
−ラ−の摩耗はテ−プ損傷の原因になるので、摩耗し難
いロ−ラ−の開発が望まれていた。一般に耐摩耗性の不
足する部材において、耐摩耗性を得るためには部材の表
面にＴｉＮなどの硬質の膜をコ−テイングする方法がし
ばしば用いられる。テ−プ走行用ロ−ラ−の母材はＳＵ
Ｊ又はＳＵＳ４２０Ｊ２製のものが一般に用いられてい
る。この材料は２００℃以上に加熱されると変質すると
いう欠点がある。ＴｉＮをコ−テイングするためには４
００℃以上の温度に母材を加熱する必要がある。従って
ＴｉＮをコ−テイングして耐摩耗製を高めるという方法
は通常のＳＵＪ又はＳＵＳ４２０Ｊ２製のロ−ラ−に対
しては使えない。

【０００３】ＳＵＪ又はＳＵＳ４２０Ｊ２製のロ−ラ−
を改良するには、２００℃以下の温度で成膜できる薄膜
材料が必要である。２００℃以下の温度領域でコ−テイ
ングできる硬質の材料としては、硬質炭素層が挙げられ
る。これは多くの半導体や絶縁体との密着性が良いの
で、半導体、絶縁体の被覆材料として用いられている。
しかし硬質炭素層は金属との密着性が非常に悪い。通常
のＣＶＤ法、蒸着法、スパッタ法などを用いてＳＵＪ又
はＳＵＳ４２０Ｊ２製のロ−ラ−上に成膜してもすぐに
剥がれてしまう。このような難点を解決するため硬質炭
素層をＳＵＪ又はＳＵＳ４２０Ｊ２製母材へのコ−テイ
ングの際、イオンビ−ム蒸着法とよばれる方法が適用さ
れる例がある。これによってできたものは、母材表面／
硬質炭素層という構造になる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】通常の蒸着法やＣＶＤ
法は生産性は優れるものの材料がイオンではなく原子ま
たは分子状態であり運動エネルギ−を殆ど持たないので
金属の内部に入らない。イオンビ−ム蒸着法はメタン等
の炭化水素をイオン源においてプラズマとし引出電極系
の作用で加速したイオンビ−ムとして引き出して被処理
物に照射するものである。加速エネルギ−が大きいの
で、蒸着などに比較して炭素が被処理物の内部まで進入
する。運動エネルギ−によって金属の表面が活性化され
ることもあって炭素原料と母材との密着性が良い。この
ため２００℃以下の温度であっても金属に硬質炭素層を
被覆できる。

【０００５】しかしイオンビ−ム蒸着法は成膜速度が遅
く、一度に処理できる本数が少ない等生産性が低いとい
う難点がある。炭化水素をプラズマとするのにエネルギ
−が必要でこれをイオンビ−ムとするのにも大電力が必
要であるから、イオンビ−ム電流をあまり大きくできな
い。装置を改良してイオンビ−ム電流を増やしても今度
は金属表面に与える機械的、熱的衝撃が過大になって金
属の表面を荒らしたり成膜した部分が再び剥離したりす
る可能性がある。イオンビ−ム蒸着法を用いる限り生産
性をある程度以上に昂揚させることはできない。他の方
法によって硬質炭素層を金属母材に密着性良く形成する
ことが望ましい。このような従来の方法の難点を解決
し、硬質炭素層を密着性良く、生産性高く母材の上に形
成する方法を提供することが本発明の目的である。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の方法は、ロ−ラ
−の母材の表面にシリコン中間層を設けその上に硬質炭
素層を形成するものである。好適には、母材の上に、膜
厚５ｎｍ〜５００ｎｍ程度のシリコン中間層を形成し、
その上に膜厚１００ｎｍ〜１μｍ程度の硬質炭素層を形
成する。シリコン中間層は、イオンプレ−テイング法や
イオンビ−ムアシスト蒸着法などのＰＶＤ法で成膜する
ことができる。また硬質炭素層はプラズマＣＶＤ法で成
膜することができる。シリコン中間層の介在によって母
材表面と硬質炭素層の密着性を得るものである。

【０００７】

【作用】本発明におけるテ−プ走行用ロ−ラ−は、金属
母材／シリコン中間層／硬質炭素層という構造になる。
本発明で中間層として採用したシリコン層は、硬質炭素
層との親和性が非常に高い。またシリコン層は母材の金
属との密着性も良い。このためにシリコン層は中間にあ
って、母材表面と硬質炭素層との密着性を大いに向上さ
せることができる。ここでいうシリコン中間層はアモル
ファスシリコンやアモルファス成分を有する多結晶シリ
コンである。ヌ−プ硬度計圧子による圧痕まわりの剥離
状態から判断すると、単結晶シリコン上に成膜した硬質
炭素膜は荷重２５ｇで剥離が生ずる。しかし、アモルフ
ァス構造を有するシリコン層の上に成膜した硬質炭素膜
は荷重２００ｇでも剥離は生じない。これは硬質炭素層
がアモルファス構造をとるため下地中間層もアモルファ
スである方が親和性が高くなるためと考えられる。シリ
コン層の他に、Ｇｅ、ＳｉＣなどの材料も硬質炭素層に
対して高い密着性を持っている。しかしこれらの材料は
シリコンに比較して材料コスト、生産性において劣る。
やはりシリコンを中間層にするのが原材料費、生産性の
点で最も優れている。それで本発明ではシリコンを中間
層とするのである。

【０００８】本発明で採用するシリコン中間層の膜厚は
５０Å（５ｎｍ）〜５０００Å（５００ｎｍ）程度とす
る。５０Å（５ｎｍ）以下の膜厚では、母材の表面を完
全にシリコンで覆うことが困難でありＳｉ中間層導入効
果が顕著に現れない。膜厚の下限はこれによって決ま
る。シリコン膜厚は数μｍであっても機械的強度など問
題は無い。しかし生産性を考慮すると膜厚は薄いほうが
好都合であるから５００ｎｍ以下が良い。生産性の観点
から特に望ましいのは５ｎｍ〜３００ｎｍである。シリ
コン中間層の成膜には例えばＰＶＤ法を用いる。これは
イオンプレ−テイング法、イオンビ−ムアシスト蒸着法
などがある。イオンプレ−テイング法は、Ａｒガスなど
稀ガスによるグロ−放電中でシリコンを蒸着する方法で
ある。シリコンはルツボに入れておき電子ビ−ム等で加
熱蒸発させる。Ａｒイオンが加速されて金属母材に衝突
し運動エネルギ−によって表面を活性化するので、低温
であってもシリコンと母材がよく密着するのである。イ
オンビ−ムアシスト蒸着法はイオン蒸着法ということも
ある。Ａｒなど稀ガスのプラズマをイオン源において生
成しこれを加速して金属母材に照射する。シリコンはル
ツボに入れておき電子ビ−ム加熱などによって加熱蒸発
させる。稀ガスの運動エネルギ−、電流量を自由に変化
させることができる。Ａｒ等イオンのエネルギ−によっ
て母材の表面が活性化される。低温であってもシリコン
が母材に密着する。しかし同一の真空チャンバの中にイ
オン源と蒸発源の２つを収容しなければならない。いず
れにしてもシリコン自体をイオンビ−ムにするイオンビ
−ム蒸着法とは異なる。シリコンは原子状の蒸気として
飛ぶ。運動エネルギ−は少ない。しかし稀ガスがイオン
として高い運動エネルギ−をもって母材に衝突するから
表面を活性化しシリコンの密着性を高揚させる。いずれ
の方法によってもシリコン中間層を金属母材の上に形成
できる。しかしイオンビ−ムアシスト法は照射面積が限
定されるため、バッチ当たりのチャ−ジ量を高めるため
にはイオンプレ−テイング法のほうが適している。

【０００９】最上層は硬質炭素層である。硬質炭素層
は、ダイヤモンド状炭素、アモルファスカ−ボン、ｉ−
Ｃなどと呼ばれる。アモルファス状のカ−ボン膜であ
る。グラファイトなど結晶炭素ではなくダイヤモンド自
体でもない。硬質炭素層の特性はダイヤモンドに類似し
た点が多い。特にヌ−プ硬度が２０００〜１００００ｋ
ｇ／ｍｍ² であって非常に硬い材料である。本発明では
この硬い硬質炭素層をテ−プ走行用ロ−ラ−の表面にコ
−テイングすることによってロ−ラ−の摩耗を防ぐ。硬
質の被覆層によって摩擦係数が低下するので同時にテ−
プの損傷をも防ぐことができる。これによる経済的な効
果も大きい。硬質炭素層の膜厚は、１０００Å（１００
ｎｍ）〜１００００Å（１μｍ）であることが望まし
い。ロ−ラ−の保護膜として十分であるためには１００
０Å以上の厚みが必要である。反対に生産性の点であま
り厚いのは望ましくない。さらに硬質炭素層は大きい圧
縮応力を持つので膜厚が大きいと応力が強くなり剥離し
やすくなる。それで１μｍより薄いほうが良い。

【００１０】硬質炭素層の成膜には例えばプラズマＣＶ
Ｄ法を用いる。これは高周波放電、直流放電、マイクロ
波放電などの作用で炭素を含む原料をプラズマとしてか
ら金属母材に堆積させるものである。プラズマで金属母
材を叩くので表面を活性化でき、熱ＣＶＤ法などに比べ
ると薄膜形成温度が低くて良いという長所がある。イオ
ンビ−ム蒸着法と比較すると、プラズマとするのは同じ
であるが、これをイオンビ−ムとして取り出すのではな
く同一の空間内にある母材に直接に堆積させるので成膜
が迅速である。プラズマＣＶＤ法は、イオンビ−ム蒸着
法に比べて成膜速度は３倍以上、バッチ当たりの処理数
が数倍〜数十倍である。高速処理できるので生産性が飛
躍的に向上する。プラズマＣＶＤ法とイオンビ−ム蒸着
法を一般的に比較すると、イオンビ−ム蒸着法の方が、
密着性が良いと言われている。しかし本発明ではシリコ
ンの中間層を設けているからプラズマＣＶＤ法で硬質炭
素層を形成しても実用上十分な密着性が得られる。両工
程を通じて、金属母材の温度は２００℃以下に保つこと
ができる。低温成膜できるから母材を変質させる惧れが
ない。なお、生産性向上のため、シリコン中間層の被覆
と硬質炭素層の被覆は同一の真空槽もしくは多槽式の真
空装置において真空を大気圧にもどすことなく連続して
行うのが効果的である。同時に大気にふれないため、シ
リコン中間層と硬質炭素層との間の密着性の向上も期待
できる。

【００１１】

【実施例】本発明の方法と、イオンビ−ム蒸着法による
方法で、直径２ｍｍ、長さ３０ｍｍのＳＵＪ又はＳＵＳ
４２０Ｊ２製のビデオテ−プ走行用ロ−ラ−に硬質炭素
層のコ−テイングを行った。そしてロ−ラ−の性能の比
較と、コ−テイング処理能力の比較を行った。まずコ−
テイングプロセスの概要について説明する。 ［実施例］ １．シリコン中間層のコ−テイング シリコン中間層のコ−テイングは図１に示す装置によっ
て行う。この装置はイオンプレ−テイング装置の一種で
ある。真空槽１は真空に引くことのできる空間である。
円盤型基板ホルダ−２は真空槽１の内部上方に２つ平行
に設けられる。この基板ホルダ−の数は任意に増減でき
る。円盤型基板ホルダ−２は多数のロ−ラ−３の端を片
持ち支持している。ロ−ラ−の近傍にはこれを適当な温
度に加熱するためのヒ−タがあるが、簡単のため図示を
略した。真空槽１の下方にはシリコン蒸発源４が設けら
れる。これは水冷ルツボ１２にシリコン原料１３を入れ
たものである。電子ビ−ム等によって加熱蒸発させられ
る。ここでは簡単のため加熱源の図示を略した。シリコ
ン蒸発源４の上方にはシャタ−５がある。これは開閉す
ることが出来、開くとシリコン蒸気が上昇し、上方のロ
−ラ−３に到達できる。閉じると蒸気は遮断される。さ
らにこの上には高周波電極６がある。これは高周波電源
９によって高周波電力が与えられるようになっている。
真空槽１の外部には基板回転用モ−タ７がある。これは
水平に真空槽を貫く回転軸８を回転させる。前記の円盤
型基板ホルダ−２は回転軸８の適当な箇所に固定される
ので、回転軸８とともに回転する。これは全てのロ−ラ
−に均一にコ−テイングするようにするためである。ま
た回転軸を介してロ−ラ−には負の電圧を印加する。高
周波電極６との間には直流と高周波の重畳した電圧が掛
かることになる。真空槽１の壁面には、ガス入口１０が
あってここからＡｒなどの稀ガスが内部に導入される。
真空排気装置に接続された排気口１１からガスが排気さ
れる。

【００１２】本発明の方法を行うために、先ず 有機溶
材による超音波洗浄でＳＵＪ又はＳＵＳ４２０Ｊ２製ロ
−ラ−母材の表面の汚れを落とした。直径３０ｍｍの円
盤型基板ホルダ−２にこのロ−ラ−母材を２００本ずつ
セットし、このホルダ−２個を図１に示すシリコン中間
層コ−テイングのための装置にセットした。合計４００
本のロ−ラ−を処理することになる。まず真空槽１を１
×１０^-6Ｔｏｒｒ以下の真空になるまで排気した。つい
でヒ−タによりロ−ラ−母材を１５０℃まで加熱した。
さらにＡｒガスを５×１０^-4Ｔｏｒｒまで導入した。こ
れは高周波電極とロ−ラ−基板の間で生ずる高周波放電
の作用でプラズマになる。基板ホルダ−２、ロ−ラ−３
は回転させる。基板ホルダ−２、ロ−ラ−３には−５０
０Ｖの負バイアスを印加しておく。ロ−ラ−側は負の電
圧が印加してあるので正のＡｒイオンがロ−ラ−に衝突
し母材の表面をスパッタして清浄化する。１０分間放電
処理しロ−ラ−表面を清浄化した。このあと、高周波放
電は継続したままシリコンの蒸発を開始した。ルツボに
入れたシリコンを電子ビ−ム等で加熱し蒸気を発生させ
た。シリコンの蒸気が上昇し加熱されたロ−ラ−３の表
面に付着する。Ａｒイオンによって一部の蒸気はイオン
化していることもある。ロ−ラ−の表面がＡｒイオンの
衝突によって活性化されているのでシリコン蒸気の密着
性がより良くなる。所望の膜厚になったらシリコンの蒸
着と放電を停止し、この状態で室温まで冷却した。

【００１３】２．硬質炭素層のコ−テイング ロ−ラ−がセットされた状態のままの基板ホルダ−を図
２に示す硬質炭素層コ−テイング装置にセットし硬質炭
素層をコ−テイングした。図２において真空予備排気槽
２１、反応槽２２、冷却槽２３が直列につながれる。こ
れらの真空室の間にはバルブ２４、２４が設けられる。
中央の反応槽２２には、下方に高周波電極２５が、上方
に対向電極２６が設けられる。これらの間に高周波電圧
が印加される。シリコン中間層が被覆されたロ−ラ−３
を保持した基板ホルダ−２は下方にある高周波電極２５
の上に置かれる。反応槽２２にはガス導入口２７と、ガ
ス排気口２８がある。ガス導入口２７は原料ガスである
炭化水素のガスを導入するものである。ガス排気口２８
は真空排気装置（図示せず）に接続されている。ロ−ラ
−３を加熱するためのヒ−タが高周波電極２５の下方に
あるが簡単のため図示を略している。真空予備排気槽２
１、冷却槽２３は、コ−テイング工程という点には関係
ないが、生産性を高めるために、反応槽２２の両側に設
けられたものである。基板ホルダ−２は、まず真空予備
排気槽２１から真空中に装入される。ここには蓋や搬送
機構など基板交換装置があるのであるが簡単のため図示
を略す。ガス排気口２９があってこれが真空排気装置に
接続され内部を真空に引くことができるようになってい
る。バルブ２４を開けば、搬送機構によって基板ホルダ
−２を、真空予備排気槽２１から反応槽２２へ移送でき
る。同様に冷却槽２３にもガス排気口３０があり真空に
排気できる。ここでは硬質炭素層のコ−テイングが終了
したロ−ラ−を常温まで冷却する。ロ−ラ−、基板ホル
ダ−の流れが一方向であるので能率が上がる。

【００１４】反応槽２２での硬質炭素層のコ−テイング
について述べる。反応槽２２を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下
の真空になるまで排気した。水素ガスＨ₂ を５×１０^-4
Ｔｏｒｒになるまで導入し、基板ホルダ−２に高周波を
印加した。高周波電極２５と対向電極２６の間に高周波
放電が起こる。これによってＨ₂ がプラズマになる。水
素プラズマがロ−ラ−に衝突してこれの表面を清浄化す
る。１０分間の放電洗浄の後、導入ガスをメタンＣＨ₄
に切り替えた。ＣＨ₄ が高周波放電によってプラズマと
なり、ロ−ラ−の表面において炭素となって堆積する。
これがプラズマＣＶＤによる硬質炭素層のコ−テイング
である。所定の膜厚に達したら、ＣＨ₄の導入を停止
し、コ−テイングを終了する。基板ホルダ−２を冷却槽
２３に移送し、室温まで冷却する。ここから取り出した
ロ−ラ−の寿命を評価した。

【００１５】［比較例］ イオンビ−ム蒸着による場合 比較のためイオンビ−ム蒸着法により硬質炭素膜単層を
コ−テイングしたサンプルも作製した。これは、炭化水
素原料をイオンビ−ムとして母材に照射するものであ
る。本発明と異なりシリコン中間層を設けない。ここで
用いた装置はイオンビ−ム径が５０ｍｍである。基板ホ
ルダ−は直径５０ｍｍの円盤状のものを使用した。直径
２ｍｍ長さ３０ｍｍのロ−ラ−母材を２０本この基板ホ
ルダ−にセットした。これを装置の内部に装入し、装置
内部を１×１０^-6Ｔｏｒｒ以下の真空まで排気した後、
基板ホルダ−を回転させながらＡｒイオンを照射し表面
洗浄を行った。Ａｒによる表面処理の条件は、 ［Ａｒの表面処理］ Ａｒイオンの加速エネルギ− ３ｋｅＶ Ａｒビ−ム電流密度 ０．５ｍＡ／ｃｍ² Ａｒ照射時間 ３分 であった。Ａｒイオンによる表面処理後、Ａｒに代えて
ＣＨ₄ ガスを導入し以下の条件で硬質炭素層をコ−テイ
ングした。 ［硬質炭素層形成］ 原料ガス ＣＨ₄ ＣＨ₄ イオンの加速エネルギ− ５００ｅＶ イオンビ−ム電流密度 ０．２ｍＡ／ｃｍ^２ 所定の膜厚まで成膜した後、室温まで冷却して外部に取
り出した。本発明に於いて膜厚と寿命の関係を調べるた
めにさまざまの膜厚のシリコン中間層、硬質炭素層のも
のを作製した。また生産性の評価を行うために処理能力
も調べた。これらの結果及び従来例の結果を表１に示
す。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１において、最左欄は硬質炭素層の膜
厚、製法、処理能力を示す。第２欄はシリコン中間層の
膜厚、製法、処理能力を示す。第３欄は寿命を示す。上
から７つ目までの試料についてはシリコン中間層の膜厚
を５００Å、とし硬質炭素層の膜厚を５００Å〜１２０
００Åに変化させている。８番目〜１６番目の試料は硬
質炭素層の膜厚を３０００Åとし、シリコン中間層の膜
厚を０Å〜１００００Åに変化させている。１７番目の
試料は従来法に属するイオンビ−ム蒸着によるものであ
る。寿命は、実機にロ−ラ−を組込みテストを行って評
価した結果である。コ−テイングが施されていないＳＵ
Ｊ又はＳＵＳ４２０Ｊ２母材のみのロ−ラ−の寿命を１
としてこれに対する比によって寿命を表現している。其
れぞれのプロセスについて単位時間あたりの処理能力を
本数で示した。硬質炭素層の膜厚が１０００Å以上にな
ると、ロ−ラ−の寿命が無被覆のものに比べて格段に増
加するのが分かる。シリコン中間層が５００Åの時、硬
質炭素層が１０００Åを越えるとロ−ラ−の寿命は７倍
以上になる。しかし硬質炭素層の膜厚が１００００Å
（１μｍ）を越えると剥離が生じた。これは厚過ぎるの
である。硬質炭素層の膜厚は従って１０００Å〜１００
００Åが最適であるということが分かる。

【００１８】シリコン中間層については、これがないと
硬質炭素層は完全に剥離した。シリコン中間層があって
も５０Å以下の場合は、矢張り剥離した。シリコン中間
層が５０Å以上であれば硬質炭素層の剥離は起こらなく
なり、寿命も無被覆のものに比べて５倍以上になる。シ
リコン中間層の厚みが３００Åを越えると硬質炭素層の
接合強度は増強され寿命は１０倍以上になる。シリコン
中間層の厚みを増やしても剥離するということはなく機
械的強度の観点からは厚みに上限は存在しない。しかし
シリコン中間層の厚みを増やすとコ−テイング時間が余
分にかかるので処理能力が減少する。処理能力の点で
は、シリコン中間層の膜厚は５０００Å以下であるのが
良い。従って、シリコン中間層の厚みをｄ₁ 、硬質炭素
層の膜厚をｄ₂ とすると、最適の範囲は、 ５０Å≦ｄ₁ ≦５０００Å （１） １０００Å≦ｄ₂ ≦１μｍ （２） ということになる。この範囲でいずれも寿命は無被覆の
物に比べ５倍以上である。処理能力はシリコン中間層に
関しては１８０〜２５０本／時間である。硬質炭素層に
関しては、９２〜３００本／時間である。本発明では２
工程を含むので、全体としての処理能力は低い方が律速
する。この範囲外であっても、硬質炭素層の膜厚が５０
０Å〜１０００Åの範囲で、無被覆のものに比して２〜
７倍程度に寿命を延長することはできる。さらにイオン
ビ−ム蒸着によるものは無被覆のものに比較して１０倍
以上の寿命を持つが、処理能力が１３本／時間であって
極めて低い。処理能力の点で本発明に及ぶものではな
い。シリコン中間層の形成はイオンプレ−テイングによ
って行うと処理能力を高めることができる。

【００１９】本実施例は、シリコン中間層と硬質炭素層
とをそれぞれ独立した別の真空槽にて被覆処理した場合
について示したものである。これを同一の真空槽もしく
は多槽式の真空装置において、真空を大気圧にもどすこ
となく連続して２層コ−トを行うと、生産性は格段に向
上する。その連続コ−ト用の装置の一例を図３に示す。
これは共通の真空槽を用いて連続コ−トする装置の例で
ある。シリコンの被覆は前に述べた方法と同様のプロセ
スにて行う。シリコンの膜厚が所定の値に達したら、シ
ャッタ−を閉じてシリコンコ−ティングを終了し、導入
するガスをＡｒからＣＨ₄ などの炭化水素ガスに切り変
える。前に示した硬質炭素コ−ティング装置では、基板
ホルダ−に高周波を印加したがここでは基板ホルダ−と
は独立した高周波電極を適用する例を示している。基板
ホルダ−は接地でもよいがマイナスの直流電圧を印加し
た方が成膜速度は向上する。例えば、高周波電極に４０
０Ｗの電力を印加した場合、基板ホルダ−が接地の時は
６００Å／ｈの成膜速度であるがホルダ−にマイナス５
００Ｖの直流電圧を印加すると２０００Å／ｈまで成膜
速度が向上する。また、本装置ではロ−ラ−の円周方向
の膜厚の均一化のため図３に示す様なホルダ−を使用し
た。ロ−ラ−をホ−ルドする穴の内径をロ−ラ−外径よ
り大きくすることでホルダ−の公転運動にともないロ−
ラ−が自転をするというものである。さらにホルダ−を
多段に積み重ねることで処理本数も増やす事が出来る。
この様な連続コ−ト装置を用いることにより処理能力は
２倍以上、人件費は半分、設備投資も半分以下になり、
大幅な生産性向上が達成された。シリコン中間層と硬質
炭素層を独立した別の装置でコ−トした場合と連続コ−
トした場合とで［硬質炭素／シリコン］界面の不純物量
を調べた。両者とも界面に酸素が検出された。前者の一
度大気にさらしたサンプルでは界面に約２０％の酸素が
確認された。一方後者の連続コ−トにおいては界面の酸
素は５％未満であった。大気にさらすことによる不純物
の吸着の差が明瞭に観測された。こうした界面の不純物
量は、一般に２つの層間の密着性に大きく影響を及ぼ
す。即ち、不純物量が多い場合は密着性が低下する。こ
の様に本連続コ−トプロセスは、生産性のみならず、密
着性など製品の特性をも向上させるものである。本発明
のロ−ラ−は、無被覆のＳＵＪ又はＳＵＳ４２０Ｊ２製
のものに比べて工程が増えるが、寿命が格段に高揚す
る。本発明は２層の薄膜をコ−テイングする必要がある
が、イオンビ−ム蒸着法による硬質炭素層１層の形成よ
りも処理能力が高く生産性において勝っている。

【００２０】

【発明の効果】本発明は、金属製のテ−プ走行用ロ−ラ
−の表面にシリコン中間層と硬質炭素層を被覆してい
る。硬質炭素層によって高い耐摩耗性が得られ摩耗が少
なくなる。テ−プの損傷も減少する。またシリコン中間
層によって金属母材と硬質炭素層の密着性が得られるの
で、膜形成に時間のかかるイオンビ−ム蒸着法を用いる
ことなく硬質炭素層を母材に被覆できる。膜形成のため
の処理時間が短縮できるので、イオンビ−ム蒸着法を用
いるものよりも生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例においてシリコン中間層をコ−
テイングするために用いるイオンプレ−テイング装置の
概略断面図。

【図２】本発明の実施例において硬質炭素層をコ−テイ
ングするために用いるプラズマＣＶＤ装置の概略断面
図。

【図３】シリコン中間層と硬質炭素膜とを連続して形成
する装置の概略断面図。

【図４】自公転型ホルダ−の１枚の板の穴とロ−ラ−と
の関係を示す図。

【符号の説明】

１ 真空槽 ２ 基板ホルダ− ３ ロ−ラ− ４ シリコン蒸発源 ５ シャッタ− ６ 高周波電極 ７ 基板回転用モ−タ ８ 回転軸 ９ 高周波電源 １０ ガス導入口 １１ ガス排気口 ２１ 真空予備排気槽 ２２ 反応槽 ２３ 冷却槽 ２４ バルブ ２５ 高周波電極 ２６ 対向電極 ２７ ガス導入口 ２８ ガス排気口 ２９ ガス排気口 ３０ ガス排気口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川合 弘 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (56)参考文献 特開 平３−115572（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−286575（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−116767（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−149673（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−182880（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−208056（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−6920（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23C 14/00 - 14/58 C23C 16/26 - 16/27 G11B 15/60

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属母材からなるローラー母材の上に、
   アモルファス構造を有するシリコン中間層が被覆され、
   その上に２００℃以下の温度で生成されたアモルファス
   構造を有する硬質炭素膜が被覆されており、シリコン中
   間層、硬質炭素膜の膜厚をそれぞれｄ_１、ｄ_２とする
   と、５ｎｍ≦ｄ_１≦５００ｎｍ、１００ｎｍ≦ｄ_２≦１
   μｍであることを特徴とするテープ走行用ローラー。
2. 【請求項２】 金属母材からなるローラー母材の上に、
   ＰＶＤ法によって膜厚５ｎｍ以上５００ｎｍ以下である
   アモルファス構造を有するシリコン中間層を２００℃以
   下で被覆し、プラズマＣＶＤ法によって前記シリコン中
   間層の上に膜厚１００ｎｍ以上１μｍ以下であるアモル
   ファス構造を有する硬質炭素膜を２００℃以下で被覆す
   ることを特徴とするテープ走行用ローラーの製造方法。
3. 【請求項３】 シリコン中間層の被覆と硬質炭素膜の被
   覆を被覆装置の真空を大気に戻すことなく連続して処理
   することを特徴とする請求項２に記載のテープ走行用ロ
   ーラーの製造方法。