JPH01243234A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、薄膜型の垂直磁気記録媒体の製造方法に関す
るものであり、さらに詳しくは耐摩耗性を向上するため
のカーボン保護膜を有する薄膜型磁気記録媒体の製造方
法に関する。

［従来の技術］ 薄膜型の磁気記録媒体では、耐摩耗性の向上のため、磁
性層上に保護層を積層し、さらに潤滑剤を塗布するなど
の工夫をしている。保護層としては種々の材料が検討さ
れており、中でもカーボンは適度な硬度と潤滑性を備え
ているため耐摩耗性向上に有効であり、従来より使用さ
れている。

前記カーボン保護層は従来よりプラズマ−ＣＶＤ法、ス
パッタリング法、真空蒸着法などの真空薄膜形成法など
により形成されているか、プラズマ−ＣＶＤ法では成膜
速度か遅く、プラスチックフィルムなど長尺の高分子基
材等へ連続的に形成するような場合の製法としては不適
当でおる。−方、真空蒸着法では成膜速度が速く上記の
問題点は解決できる。しかし、磁性層とカーボン層間の
接着力が不足し耐摩耗性を十分向上させることができな
い欠点がおる。この欠点を解決するための手段として逆
スパツタ法、イオンミーリング装置を使用する方法、プ
ラズマ反応装置を用いる方法などにより磁性層表面にイ
オン照射処理を行なった後カーボン保護層を形成する製
法が提案されている（特開昭６１−２１０５２１　）。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、かかる従来の製法においても、イオン照射処理
の強度が強過ぎたり、処理時間が長過ぎたりすると、イ
オン照射を施さない時よりもむしろ耐摩耗性が低下して
しまうなどの問題があった。

本発明はかかる在来技術の諸欠点に鑑み創案されたもの
で、その目的は耐摩耗性に優れた薄膜型磁気記録媒体を
生産性よく製造する方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ かかる本発明の目的は、可撓性高分子基体上に、反応性
蒸着により磁性層を形成し、次いで該磁性層表面にイオ
ン照射処理を施した後、真空蒸着法によりカーホン保護
層を形成する磁気記録媒体の製造方法において、前記照
射処理に使用するイオンが不活性ガスから選ばれるイオ
ンであり、該イオンの加速電圧か一５００Ｖ〜−１５０
０Ｖの範囲であり、かつイオン電流密度と照射時間との
積が３０〜６０（ｍＡ−ＳｅＣ／Ｃｍ２　）の条件でイ
オン照射処理することを特徴とする磁気記録媒体の製造
方法により達成される。

本発明で用いることのできる可撓性高分子基体としては
、プラスチックフィルムなどの有機重合体材利か適して
おり、中でも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、ポリエチレンジカルボキシレートなど
のポリエステル、芳香族ポリアミド、ポリフェニレンス
ルフィドなどが適している。特に前記有機重合体材料の
二゛軸延伸されたフィルム、シー１〜類は、平面性、寸
法安定性に優れ、最も適している。

基体の厚みも特に限定されるものではないが、加工性、
寸法安定性の点で３μ〜５００μ、中でも４μ〜２００
μの範囲が好ましい。

本発明における磁性層は真空雰囲気中に少なくとも酸素
カスを導入した反応性蒸着により形成されるものでおり
、例えば酸素ガスを導入しながら、強磁性（Ａ料を真空
蒸着により溶融蒸着せしめ、蒸発蒸気流を斜めあるいは
垂直に差し向けて基体上に長手方向あるいは垂直方向に
磁化容易軸を有する磁性層を得るものでおり、したがっ
て本発明では得られる磁性層は強磁性材料の部分酸化物
より成るものでおる。

本発明で使用される強磁性材料としては、コバルト、鉄
およびニッケルなどの強磁性材料の単体または合金必る
いは混合物が挙げられる。

形成される磁性層の保磁力を大きくするためにはコバル
トおよび／または鉄が７５重量％以上含まれていること
が好ましく、さらに耐摩耗性を向上するために、すなわ
ちカーボン保護層との接着力の点でコバルトおよび／ま
たは鉄の内５０重量％以上がコバルトであることが好ま
しい。

反応性蒸着に使用されるガスは酸素ガスまたはこれを主
体とするもので、酸素カスとともに使用されるガスとし
ては、化学的活性の小さいカス、例えばＮ２、Ａｒ、Ｎ
ｅ、Ｈｅ、Ｘｅ、Ｒｎなどが挙げられる。

本発明はこのように形成された磁性層表面に所定のイオ
ン照射処理、すなわち照射処理に使用されるイオンが不
活性カスから選ばれるイオンでおり、該イオンの加速電
圧が一５００Ｖ〜−１５００Ｖの範囲であり、かつイオ
ン電流密度と照射時間との積が３０〜６０　（ｍＡ−ｓ
ｅｃ／ｃｍ２　）の条件を満足するイオン照射処理が施
こされる。

本発明においてイオン照射処理時にイオンソースに供給
されるカスとしてはＨｅ、、Ｎｅ１△ｒ１Ｋｒ、　Ｘｎ
、Ｒｎなどの不活性ガスが使用される。

イオン照射処理に使用されるイオンソースとしては、熱
陰極ＰＩＧ（Ｐｅｍｍｉｎｇ　　Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ
　　Ｑａｕｇｅ）型に属するカルトロン型、冷陰極ＰＩ
Ｇ型に属するマグネトロン型、熱陰極電子衝撃型に属す
るカウフマン型、電子振動型に属するＭＡＳ　（Ｍａ　
１Ｔｉｐｌｅ　　Ａｌ：）ｅｒｔｕｒｅ　　３ｏｕｒｃ
ｅ）型などの大電流を引出せるものが使用できるか、真
空槽内への設置の容易性、操作の容易性、イオン電流密
度が大きいなどの点から冷陰極ＰＩＧ型に属するマグネ
トロン型が好ましい。

磁性層表面に所定のイオン照射処理を施された＝　　６
− 後、真空蒸着法によりカーボン保護層を形成される。

次に、本発明の製造方法について図面を用いて説明する
。第１図は本発明方法を実施するための真空蒸着装置の
一例を示ずもので、以下に説明するごとく、垂直磁気記
録媒体の製造等に使用するものて必る。

第１図において１は真空槽であり、隔壁４により上槽２
と下槽３に分けられてあり、各槽には排気口５．６が設
けられ、図示していない排気系により所定の真空度に調
節可能である。上槽の内部には長尺基体の搬送系か配設
される。すなわち巻き出し軸７にセラ１へされたコアか
ら巻き出された高分子基体１２はニップロール８、トラ
ム９、ニップロール１０を経て基体巻き取り軸５に装着
されたコアに巻き取られる。

４′、４′は各隔壁４の先端からドラム９の下槽側周面
の所定幅に沿って所定長だけ延在形成されたマスク形成
用延在部で、その先端には蒸発蒸気流入射用の開口部を
備えたマスク１Ｂが形成されている。マスク１８は蒸発
蒸気流のうち、基体に対し斜めに入射する成分を遮蔽す
るため図示のごとくドラム９に近接して配設するのがよ
く、また蒸発蒸気流の入射角が４５°以下になるように
配設するのがよい。

１３は該延在部４″の各中間部から分岐して延在形成さ
れたガス供給室形成用の囲いで、ドラム９と該ドラムに
対向して配設された電子ビーム蒸着器１７の中間に位置
する、該囲い１３とマスク１８で囲まれる空間によりガ
ス供給室２２が形成される。

該ガス供給室にはカス供給管１４が囲い１３を貫通して
設【プられており、バルブ１５をコントロールすること
により所定の組成、流量のカスが供給てぎるようになさ
れている。

１６は電子ビーム蒸着器１７に充填された強磁性体（オ
利、２１は後述するイオン照射処理に使用されるイオン
ソース、１９はこれに不活性ガスを供給するガス供給管
である。

この様な装置を使用して磁性層を形成するには、２まず
長尺フィルム走行系に高分子基体を配設し、電子ビーム
蒸着器１７の凹部に例えばコバルトを配設する。次いで
真空槽１を排気口５．６より各々排気して、上槽２と下
槽３の圧力は所定の圧力以下に排気した後、バルブ１５
により、所定の真空度までガスをガス供給室に供給する
。この状態で上記高分子基体を走行させながら、電子ビ
ーム蒸着機１７からの電子ビームにより強磁性材料１６
を加熱溶融して高分子基体上に磁性層を連続的に形成す
るものでおる。

垂直磁気記録媒体を形成する場合、供給ガスとしては少
なくとも酸素を含むカスが使用される。

供給カスの組成としては特に限定されないが、好ましく
は酸素（０２）と他のガス（Ｘ＞との組成比（体積比）
で、０２：Ｘが１００　：　Ｏ〜５：９５の範囲で使用
するのか好ましい。

垂直方向の磁気特性を改善し、磁性層に生じるクランク
を低減するために、他のガスとしてはＮ２、Ａｒ、Ｈｅ
、Ｘｅ、Ｒｎなとの不活性カスを使用するのが好ましく
、またカス供給室の圧力は１Ｘ１０−３丁ｏｒｒ　〜５
ｘ１０−２丁ｏｒｒの範囲とするのか望ましい。

なあ、長手方向磁気記録媒体を形成する場合は蒸発蒸気
流のうち、基体に対し垂直に入射する成分を遮蔽するた
め、例えば第２図または第３図に示すごとくマスク２３
またはマスク２４を配置し、ガス供給室に少量の酸素カ
スを供給するのがよい。

長手方向の磁気特性を低下させないためマスク２３．２
４は、蒸発蒸気流の最小入射角が３０’以上となるよう
設置するのがよい。なお第２．３図中、マスク２３．２
４以外の装置部分は第１図のものと同一でおるため符号
を省略している。

次いでこのようにして形成された磁性層上、例えば第１
図の装置を使用して得られた垂直磁気記録媒体上に所定
のイオン照射処理が施される。

すなわち、第１図の装置で垂直磁化膜を形成後、真空槽
１の真空をブレークし、磁性層が形成された基体を再び
巻き出し軸側にセラ１〜して真空槽１内を排気する。次
いて表面に磁性層か形成された基体を走行させながら、
ガス供給管１９よりイオンソース２１の内部に不活性ガ
スを供給し、イオンソースに所定の加速電圧、イオン電
流を与えて磁性層面に対し連続的にイオン照射が施され
るが、この際イオンソースに供給するガスとして不活性
ガスを使用するとともに、該イオンの加速電圧として一
５００Ｖ〜−１５００Ｖの範囲を採用し、かつイオン電
流密度と照射時間との積が３０〜６０　（ｍＡ−ｓｅｃ
／ｃｍ２　）を満足する条件でイオン照射処理を施すこ
とが重要であり、これにより磁性層上に形成されるカー
ボン保護層の耐摩耗性を著しく向上させることができる
。

イオン照射時の加速電圧が一５００Ｖ未満またはイオン
電流密度と照射時間の積が、３０（ｍＡ・ｓｅｃ／ｃｍ
２）未満の場合には磁性層表面とカーボン保護膜の接着
力の向上効果は見られず、耐摩耗性を向上させることで
できない。

一方加速電圧が一１５００Ｖを越える場合、またはイオ
ン電流密度と照射時間の積が、６０　（ｍＡ−ＳｅＣ／
Ｃｍ２　）を越える場合には耐摩耗性が低下するため好
ましくない。

磁性層表面に所定のイオン照射処理が施された後、次い
で真空蒸着法によりカーホン保護層が形成される。

すなわち、イオン照射処理が終了後、再び真空層をブレ
ークして磁性層にイオン照射を施した基体を取り出し、
巻き出し軸７に再セットする。次いで、電子ビーム蒸着
器の凹部にカーボンを配して真空槽１の内部を所定圧力
になるまで排気する。

続いて基体を走行させながら、カーボンを蒸発させ磁性
層上に連続的に耐摩耗性の向上したカーボン膜が形成さ
れる。。

本発明において、磁性層およびカーボン保護層は真空蒸
着法により形成されるか、真空蒸着としては、抵抗加熱
蒸着、誘導加熱蒸着、イオンブレーティングなど公知の
真空蒸着法が適宜使用できるが、蒸発速度が速く、操作
性が良い点で電子ビーム蒸着法か好ましい。

上述の説明では高分子基体の片面に磁性層、イオン照射
処理、保護層を形成した例を説明したが、勿論基体の両
面においても実施できることはいうまでもない。

［作用］ 上述のごとく、イオン照射条件を本発明のように選んで
磁性層表面をよイオン照射し、次いで真空蒸着によりカ
ーボン保護膜を積層することにより、耐摩耗性が著しく
向上した。この原因については明確にはできていないが
、イオン照射処理後の磁性層表面をＦＥ−３ＥＭ　（Ｆ
　ｉ　ｅ　Ｉ　ｄ　　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ−３ｃａｎｎｉ
ｂｇ　　Ｅｌｅｃｔｒｏｒｏｎ　　Ｍｉｃｒｏｓｂｏｐ
ｅ：電界効果型走査電子顕微鏡）写真などで観察すると
、本発明を満足するイオン照射条件で処理した試料の場
合はその表面に適度な凹凸が形成されていること、また
ポリエステル粘着剥離テストによりカーボン層が磁性層
面から剥離せず、接着力が強くなっていることなどわか
った。

本発明で規定したイオン照射時の加速電圧またはイオン
電流密度と照射時間との積を越えて処理を行なった場合
、基板フィルムは何らかの熱損傷を受けるが、あるいは
熱損傷を受けない場合でも耐摩耗性が著しく低下した。

耐摩耗性が低下した試料の表面をＦＥ−３Ｅて観察する
と、相対的に平坦になっているのが観察された。またポ
リエステル粘着剥離テストを行なってみるとカーボンと
磁性層間で剥離し、ポリエステル粘着テープの粘着層部
分にカーボンが付着する結果となり接着力が著しく低下
していた。

加速電圧が一５００Ｖ未満、またはイオン電流密度と照
射時間との積が３０　（ｍＡ−ｓｅｃ／ｃｍ２）未満で
は、試料の表面形態、接着力等は未処理の試料と大差が
なかった。

以上のことから本発明で規定した条件によりイオン照射
を施すことにより、試料表面に適当な凹凸を形成できる
こと、またカーボン保護層と磁性層間の接着力を強くで
きたことなどが耐摩耗性向上に寄与したものと推定され
る。

［特性の測定方法・評価基準］ ■　磁気特性の測定方法 磁性層の磁気特性は、ＪＩＳ　　Ｃ−２５６１で示され
ている振動試料型磁力計法や、磁気磁束計法によって測
定できる。本発明では振動試料型磁力計（理研電子（株
）製、ＢＨＶ−３０）により測定した。

■　イオン電流密度と照射時間について本発明において
イオンソースとして日本電子（株）製のマグネトロン型
イオン源”ＭＩＳ−２５０型″イオン源を使用した。イ
オンの電流密度はイオン源電極と被処理基材間の距離お
よびイオン電流によって決まるか、本発明の実施例では
後述のごとく、距離を１５Ｑｃｒｒｌに固定し、イオン
電流の調節によりイオン電流密度を変えた。また照射時
間はフィルムの走行速度により変更した。

■　耐摩耗性の評価方法 試料を市販の３．５インチサイズに打ち扱きセンターハ
ブを取り付けてハードケースに収め試験試ｉｔとする。

この試験試わ１を市販の３．５インチ両面フロッピーデ
ィスクドライブ（松下通信工業（株）製”ＪＵ−３６４
”）により、記録信号として１２５Ｋｌ−１ｚて記録し
た後、同一１〜ラツクを継続して走行させた時、再生出
力が初期値の７０％以下になるまでの走行回数を耐摩耗
性とした。

ただし走行回数の最大値を１０００万パスまでとした。

■　試料の表面形態の観察方法 試料の表面形態は下記の電界放射型走査電子顕微鏡（Ｆ
Ｅ−３ＥＭ）により写真を眼影し観察しｌこ。

装置：日立製作新製”　Ｓ−８００型″加速電圧：２５
ＫＶ 試料傾斜角度：３００ ■　磁性層とカーボン層との接着力の測定方法１０Ｑｍ
ｍｘ２００　ｍ　ｒＴｌのザイス′以上に切り出した試
験試料に日東電気工業（株）製″ポリエステル粘着テー
プ″の片方の端をもって１８０°方向に引き剥かして試
験試料の剥離状態、″ポリエステル粘着テープ゛側への
カーボンの付着状態などを観察して接着力を判定する。

［実施例］ 以下実施例により本発明を具体的に説明する。

実施例１〜５、比較例１〜５ −１６　＝ 第１図に示した真空蒸着装置を用い、基体帆走系に厚さ
５０μｍの二軸延伸ポリエステルフィルム（東しく株式
会社）製゛′ルミラー″）を突条し、電子ビーム蒸着器
に純度９９．９％以上のコハル１〜を配して、排気系に
より上槽を５　Ｘ　１０’Ｔｏｒｒ以下、下槽を５　ｘ
　１０−５Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、酸素と
窒素の混合ガス（体積比で酸素：窒素−１０：９０）を
圧力が２Ｘ１０″３Ｔｏｒｒになるまで導入した状態で
、前記基体を磁性層の膜厚が３０００人になるような速
度で走行させ、電子ビームによりコハル１〜を溶融蒸発
させ、しせい層を連続的に形成した。継いで同様の条件
により裏面側にも磁性層を形成した。得られた磁性層の
磁気特性は垂直方向保磁力（Ｈｃ　　＞が１３８０（Ｏ
ｅ）、異方性磁界Ｈｋが３．８　（ＫＯｅ）の垂直磁化
膜でめった。なお上記実施例においては入射角が２６°
を越える蒸発蒸気流が基体に入射しないようにマスクを
配置した。

磁性層を形成したフィルムを再び搬送系に配して、上槽
を５　ｘ　１０　’Ｔｏｒｒ以下、下１を５Ｘ１０’　
Ｔｏｒｒ以下になるまで排気した後、カス供給管１９を
経てイオンソース（日本電子（株）製のマグネトロン型
イオン源”Ｍｉｓ−２５０型″を使用した。またイオン
源電極と被処理基材間の距離は１５０ｃｍに設定した）
内にＡｒガスを５Ｑ、ｃｃ／ｍｉｎの速度で供給しなが
ら、表１に示すイオン照＠４処理条件でイオン照射処理
を行なった。本発明を満足するものを実施例１〜５とす
る。なお実施例１〜５は裏面側の磁性層にも表側と同様
の条件でイオン照射を施した。また本発明の条件を外れ
るものを比較例２〜５とする。比較例２〜５の裏面側磁
性層についてもそれぞれ表面側と同様の条件でイオン照
射を施した。またイオン原則を施さないものを比較例１
とした。

次いで真空槽をブレークし、再びイオン照射処理を施し
たフィルムを巻出し側に配し、電位ビーム蒸着器に黒鉛
質カーボン（日本カーボン（株〉製）を配置した状態で
排気系により、上槽を５Ｘ１Ｑ　　Ｔｏｒｒ以下、下槽
を５　Ｘ　１０−５Ｔｏｒｒ以下になるまて排気した後
、前記フィルムをカーボン層の＝　１８− 膜厚が２２０人になるようなスピードで走行させ、電子
ビーム蒸着により実施例１〜５および比較例１〜５の表
面側にカーボン層を形成した。また裏面側についても同
様の条件でカーボン層を形成した。

表１に評価結果を示す。表１より明らかなごとく本発明
を満足する実施例１〜５はいずれも耐摩耗性が７６０万
パス〜１０００万パス以上と極めて優れているのに対し
て、比較例１〜５のものは耐摩耗性が１２万パス以下で
おり、実用に供し難いいものであった。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明の製造方法によれば、耐摩耗
性に優れた薄膜型磁気記録媒体を得ることができる上、
磁性層、カーボンソ保護層の形成は真空蒸着により行な
うため、膜形成速度が速く生産性に優れた製造方法を提
供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法の実施に使用する装置の１例を示す
概略説明図、第２図および第３図は本発明の実施に使用
する装置の他の例を示す概略説明図である。 １：真空槽、　４：隔壁、 ４−：マスク形成用延在部、 ７：巻き出し軸、 ９ニドラム、　１２：高分子基体、 １３：ガス供給至形成用囲い、 １４．１９：ガス供給室、 １７：電子ビーム蒸着器、 １８．２３．２４：マスク、 ２１；イオンソース。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　可撓性高分子基体上に、反応性蒸着により磁性層を
   形成し、次いで該磁性層表面にイオン照射処理を施した
   後、真空蒸着法によりカーボン保護層を形成する磁気記
   録媒体の製造方法において、前記照射処理に使用するイ
   オンが不活性ガスから選ばれるイオンであり、該イオン
   の加速電圧が−５００Ｖ〜−１５００Ｖの範囲であり、
   かつイオン電流密度と照射時間との積が３０〜６０（ｍ
   Ａ・ｓｅｃ／ｃｍ＾２）の条件でイオン照射処理するこ
   とを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。