JPH0520662A

JPH0520662A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0520662A
Application number: JP19871991A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Ueda; 国博上田; Takanori Kobuke; 隆敬古武家
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1991-07-12
Filing date: 1991-07-12
Publication date: 1993-01-29

Abstract

(57)【要約】【目的】強磁性金属薄膜を磁性層とする磁気記録媒体
の耐食性および耐久性を格段と向上させる。【構成】磁性層と基体との間に下地膜を設け、かつ磁
性層上にトップコート膜を設ける。下地膜は金属下地膜
とし、トップコート膜はＣとＨとを含むプラズマ重合膜
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は強磁性金属薄膜を有する
磁気記録媒体に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年磁気テープはますます高密度化して
おり、中でもＣｏを主体としＮｉ等を添加した強磁性金
属薄膜を用いた磁気テープは、飽和磁束密度が大きくし
かも保磁力が高いので、盛んに研究されている。

【０００３】この型の磁気テープは種々の方法で製造さ
れるが、特に優れた方法としては、非磁性基体上に斜め
蒸着法により強磁性金属薄膜を単層膜として形成した
り、２層以上積層して多層構造としたりすることが提案
されている。

【０００４】磁気テープの非磁性基体としては、通常、
ポリエチレンテレフタレート等の樹脂フィルムが用いら
れている。

【０００５】このような樹脂フィルム上に蒸着により磁
性層を形成すると、樹脂フィルムを通して水分や空気が
進入し、磁性層が腐食して記録・再生時の電磁変換特性
等が劣化する。また、耐久性の点でも不十分である。

【０００６】このようなことから、従来、樹脂フィルム
と磁性層との間に、各種金属下地層を形成する旨の提案
がなされている（特開昭５９−１１２４２７号、特開昭
６２−１３７７２０号、特開昭６３−１０４２１２号
等）。

【０００７】しかし、このような下地層では、成膜エネ
ルギーが低いために、高密度の下地層が得られず水分や
空気等の遮断が不十分で、耐食性や耐久性は不十分であ
る。また、Ｔｉ下地層は、Ｃｏ系の磁性層と局部電池を
形成するために、防錆効果が低い。

【０００８】一方、磁性層上にトップコート膜としてプ
ラズマ重合膜等を形成する旨の提案もなされている。し
かし、このようなトップコート膜では、やはり耐食性や
耐久性の点で不十分である。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の主たる目的
は、強磁性金属薄膜を磁性層とする磁気記録媒体の耐食
性および耐久性を格段と向上させることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】このような目的は、下記
（１）〜（７）の構成によって達成される。（１）非磁性の樹脂基体上に、下地膜と強磁性金属薄膜
とトップコート膜とを有する磁気記録媒体において、前
記下地膜は金属下地膜であり、前記トップコート膜はプ
ラズマ重合膜であることを特徴とする磁気記録媒体。

【００１１】（２）前記下地膜を構成する金属は、Ａ
ｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、ＩｎおよびＴ
ｌから選ばれる少なくとも１種以上である上記（１）に
記載の磁気記録媒体。

【００１２】（３）前記下地膜の膜厚は５００〜１５０
０A である上記（１）または（２）に記載の磁気記録媒
体。

【００１３】（４）前記トップコート膜を構成するプラ
ズマ重合膜は、ＣとＨとを含む上記（１）ないし（３）
のいずれかに記載の磁気記録媒体。

【００１４】（５）前記トップコート膜の膜厚は１０〜
５０A である上記（１）ないし（４）のいずれかに記載
の磁気記録媒体。

【００１５】（６）前記トップコート膜の屈折率が１．
８以上である上記（１）ないし（５）のいずれかに記載
の磁気記録媒体。

【００１６】（７）前記強磁性金属薄膜は、Ｃｏを主成
分とし、斜め蒸着法により形成されたものである上記
（１）ないし（６）のいずれかに記載の磁気記録媒体。

【００１７】

【具体的構成】以下、本発明の具体的構成について詳細
に説明する。本発明の磁気記録媒体は、具体的には磁気
テープである。

【００１８】そして、磁性層である強磁性金属薄膜と基
体との間に金属下地膜を有し、また磁性層上にプラズマ
重合膜を用いたトップコート膜を有するものである。

【００１９】本発明において、上記の下地膜およびトッ
プコート膜は、磁性層を上下に挟みこむ形、いわゆるサ
ンドイッチ構造で用いることが好ましい。

【００２０】このように下地膜とトップコート膜を併用
したサンドイッチ構造とすることによって、磁性層の防
錆効果が格段に向上し、本発明の効果が得られる。

【００２１】次に、磁気テープの構成に従って説明す
る。＜非磁性基体＞本発明に用いる非磁性基体の材質に特に
制限はなく、強磁性金属薄膜蒸着時の熱に耐える各種フ
ィルム、例えばポリエチレンテレフタレート等を用いる
ことができる。また特開昭６３−１０３１５号公報に記
載の各材料が使用可能である。

【００２２】＜下地膜＞本発明における下地膜は金属下
地膜である。この時の金属はＡｌ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｖ、Ｚ
ｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、ＩｎおよびＴｌから選ばれる少なくと
も１種以上とすることが好ましい。また、成膜状態でこ
れらの合金であってもよい。このような金属を用いるこ
とによって、磁性層の発錆を防止することができる。す
なわち、これらの金属は、強磁性金属薄膜の主成分Ｃｏ
より卑であるため酸化されやすいものとなっているから
である。なお、Ｃｏより卑である金属であれば制限なく
用いることができるが、取り扱い性の点から上記金属と
することが好ましい。

【００２３】さらに、このような金属下地膜を有するこ
とによって、耐酸性を向上させることができる。また、
金属を選択することによって、例えばＡｌ等の両性金属
を用いることによっては耐アルカリ性を付与することが
できる。

【００２４】また、金属下地膜であるため基体と磁性層
との接着性を向上させることができ、さらには基体の剛
性を増すことになるので片伸びおよびジッターを防止す
る効果が得られる。

【００２５】このような金属下地膜は、物理気相成長法
（ＰＶＤ）や化学気相成長法（ＣＶＤ）によって成膜す
ればよく、ＰＶＤによることが好ましい。ＰＶＤとして
は、蒸着、スパッタ、イオンプレーティング等のいずれ
であってもよいが、特に蒸着によることが好ましい。

【００２６】例えば、電子ビーム（ＥＢ）加熱による斜
め蒸着法を用いる場合、圧力１０^-4〜１０^-5torr、ＥＢ
パワー５〜３００kw等の条件とすればよい。

【００２７】本発明における金属下地膜の膜厚は５００
〜１５００A 、特に８００〜１２００A とすることが好
ましい。

【００２８】このような膜厚とすることによって本発明
の効果が得られる。

【００２９】１５００A をこえる膜厚としても本発明の
効果は増大せず、逆に生産効率が低下し、さらには成膜
時の基体の走行スピードを低くせざるをえず、膜の表面
性が悪化し、磁性層に悪影響を与え、特に角形比（Ｓ
^* ）が悪化してしまう。膜厚が５００A 未満となると本
発明の実効が得られない。

【００３０】金属下地膜の膜厚は、オージェ電子分光法
（ＡＥＳ）、Ｘ線光電子分光法（ＥＳＣＡ）、蛍光Ｘ線
法によって測定することができる。

【００３１】＜磁性層＞本発明における磁性層は、Ｃｏ
を主成分とし、斜め蒸着法により形成される１層または
２層以上の強磁性金属薄膜から構成されることが好まし
い。そして、このような磁性層において本発明の効果が
大きくなる。

【００３２】斜め蒸着法は、例えば、供給ロールから繰
り出された長尺フィルム状の非磁性基体を回転する冷却
ドラムの表面に添わせて送りながら、一個以上の定置金
属源から斜め蒸着をし、巻き取りロールに巻き取るもの
である。

【００３３】この際、成膜時の強磁性金属成分の入射角
と基体法線との角度をθとしたとき、θは変化し、初期
のθmax から、最終のθmin の範囲で蒸着が行なわれ
る。そして、強磁性薄膜蒸着時のθmax は８０〜９０度
であることが好ましく、θminは１０〜６０度であるこ
とが好ましい。

【００３４】磁性層を構成する各強磁性金属薄膜は、Ｎ
ｉを含有するＣｏ−Ｎｉ合金であることが好ましく、特
にモル比でＣｏを約８０％以上、Ｎｉを２０％以下含有
する合金が好適である。

【００３５】また、必要に応じてＣｒを１０％以下含有
していてもよく、特開昭６３−１０３１５号公報等に記
載されている各種金属やその他の金属成分を含有してい
てもよい。

【００３６】さらに、必要に応じて少量の酸素を各層の
表面層に含有させたり、このほか非磁性層を介在させた
りして、耐食性等を向上させることができる。

【００３７】磁性層全体の厚さは、１２００〜３０００
A 程度であることが好ましい。このとき出力を十分に大
きくすることができる。

【００３８】蒸着金属粒子の入射角は蒸着初期のθmax
から最終のθmin まで連続的に変化し、非磁性基体表面
にＣｏを主成分とする強磁性金属の柱状結晶粒子を弧状
一方向に成長させ、整列させるものである。磁性層を多
層構成とする場合は、この工程を繰り返し行なう。

【００３９】＜トップコート膜＞本発明において、磁性
層上にはトップコート膜が設けられる。トップコート膜
はプラズマ重合膜とすればよく、ＣとＨとを含むことが
好ましい。

【００４０】このようなトップコート膜を設けることに
よって磁性層の発錆を防止することができる。また耐酸
性も向上する。さらに、ＣとＨとを含むプラズマ重合膜
は高硬度であるため、スチル特性が向上し、スクラッチ
に対する耐性が向上する。

【００４１】この場合、膜中におけるＣとＨの含有量は
合計で８５at% 以上、好ましくは９５at% 以上とするの
がよく、実質的にＣとＨのみを含有するものであること
が好ましい。

【００４２】また、Ｃに対するＨの原子比は、Ｈ／Ｃが
１．６以下、好ましくは０．７以下とするのがよく、膜
中のＣの含有量は３０at% 以上、好ましくは６０at% 以
上、一方Ｈの含有量は５５at% 以下、好ましくは３５at
% 以下とするのがよい。また、場合によっては、Ｃ、Ｈ
のほかに、Ｏ、Ｎ等が１５at% 以下含有されていてもよ
い。

【００４３】このように膜中のＣ、Ｈ等を規制すること
によって、本発明の効果が向上する。

【００４４】なお、プラズマ重合膜中のＣ、Ｈ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）やＣＨＮコーダー等に従えばよい。

【００４５】ＳＩＭＳを用いる場合、プラズマ重合膜表
面にてＣ、Ｈ等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ないながら、Ｃ、Ｈ
等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（１９８
４）表面分析の基礎と応用（Ｐ７０）”ＳＩＭＳおよび
ＬＡＭＭＡ”の記載に従えばよい。

【００４６】本発明においては、プラズマ重合膜の屈折
率を１．８以上とすることが好ましく、さらには１．９
〜２．３とすることが好ましい。

【００４７】このような屈折率の測定には、エリプソメ
ーターを用いればよい。

【００４８】屈折率を上記範囲とすることにより重合膜
の密度が高まり、磁気記録媒体に高剛性が賦与され耐久
性が向上する。そして、屈折率が１．８未満となると、
このような効果が臨界的に低下する。

【００４９】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、炭素および水素を含有する種々のもの
を用いることができるが、通常操作性のよいことから、
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。

【００５０】また、他の元素を含有させる場合は、上記
炭化水素の１種以上に、Ｏ₂ 、Ｏ₃、Ｈ₂ Ｏ、Ｎ₂ 、Ｎ
Ｏ、Ｎ₂ Ｏ、ＮＯ₂ などのＮＯｘ、Ｈ₂ 、ＮＨ₃ 、Ｃ
Ｏ、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てもよい。

【００５１】このようなトップコート膜の膜厚は、１０
〜５０A 、特に２０〜３０A とするのが好ましい。この
範囲の膜厚では本発明の実効が極めて高く、５０A をこ
えると、応力が強く発生するため、この効果は臨界的に
低下し、さらにはスペーシングロスの問題が大きくな
る。また、膜厚を大きくするためには、高パワーでまた
は長時間、磁性層をプラズマにさらすことになるので、
磁性層にダメージを与える。また、膜厚が１０A 未満で
は本発明の実効が少なくなる。

【００５２】なお、膜厚の測定はエリプソメータ等を用
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限すればよい。

【００５３】プラズマ重合膜は公知の方法に従い、前述
の原料ガスの放電プラズマを基体や磁性層に接触させる
ことにより重合膜を形成するものである。電極配置、印
加電流、処理時間、動作圧力等は通常の条件とすればよ
い。

【００５４】また処理条件はＷ／（Ｆ・Ｍ）［ここで、
Ｗはプラズマ投入電力（Joule/sec）であり、Ｆは有機
原料ガス流量、Ｍは原料ガス分子量でＦ・Ｍの単位はkg
/sec］値が１０⁸Joule/kg 以上、特に５×１０⁸ 〜１×
１０¹⁰Joule/kgで行なわれることが好ましい。この値が
１０⁸Joule/kg 未満であると、屈折率が低下し、プラズ
マ重合膜の緻密さが不十分となる。

【００５５】なお、キャリアガスとして、Ａｒ、Ｎ₂ 、
Ｈｅ、Ｈ₂ などを使用してもよい。プラズマ発生源とし
ては、高周波放電の他に、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。

【００５６】このようなプラズマ重合膜は、磁性層上、
特にプラズマ処理された磁性層上に形成されることが好
ましい。磁性層表面をプラズマ処理することによって、
磁性層との接着力が向上し、ひいては磁性層とプラズマ
重合膜との接着力が向上する。磁性層表面のプラズマ処
理法の原理、方法および形成条件等は前述したプラズマ
重合法のそれと基本的にほぼ同一である。

【００５７】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。

【００５８】本発明では、金属下地膜およびプラズマ重
合膜を用いたトップコート膜は、前述のようなサンドイ
ッチ構造で用いることにより、他の下地膜や保護膜は用
いる必要はないが、場合によっては、他のものと併用す
ることができる。

【００５９】例えば、金属下地膜と併用することができ
る下地膜としては、プラズマ重合膜がある。プラズマ重
合膜と併用するときの本発明における下地膜との位置関
係は、基体上にプラズマ重合膜を成膜したのち、本発明
の下地膜を成膜するものとする方が好ましい。

【００６０】なお、本発明ではバックコート層等の種々
の構成を付加することもできる。

【００６１】

【実施例】以下、本発明を実施例によって具体的に説明
する。実施例１供給ロールから厚さ７μm のポリエチレンテレフタレー
トフィルムを繰り出して、回転する円筒状冷却ドラムの
周囲に添わせて移動させ、Ａｌを蒸着源とし、電子ビー
ム（ＥＢ）過熱による斜め蒸着法により、圧力１０^-5to
rr、ＥＢパワー７kwの条件で、Ａｌ下地膜を成膜した。

【００６２】得られた下地膜の膜厚は１０００A であっ
た。なお、膜厚は蛍光Ｘ線により測定した。

【００６３】この下地膜を成膜したポリエチレンテレフ
タレートフィルムを、１０^-4PaのＡｒ雰囲気で、供給ロ
ールから繰り出して、回転する円筒状冷却ドラムの周囲
に添わさせて移動させ２０at% Ｎｉ−Ｃｏ合金を斜め蒸
着して強磁性金属薄膜を形成し、巻き取りロールにて巻
き取った。

【００６４】次いで、この巻き取りロールを供給ロール
とし、ＰＥＴフィルム表面の法線方向を挟んで上記斜め
蒸着時の入射方向と交差する入射方向にて強磁性金属を
斜め蒸着して、２層構成の磁性層を設層した。

【００６５】さらに、磁性層上に、ＣＨ₄ を原料ガスと
してプラズマ重合を行ない、トップコート膜を形成し
た。このときのプラズマ重合条件は、以下のようにし
た。

【００６６】Ｗ（Ｆ・Ｍ）：３．３６×１０⁸Joule/k
g 流量：５０SCCM 動作圧力：０．０５Torr プラズマ出力：２００ｗプラズマ周波数：１００kHz

【００６７】得られたトップコート膜の膜厚は３０A
で、屈折率は１．９５であった。これらについては、い
ずれもエリプソメータを用いて測定した。これを磁気テ
ープサンプルNo. １とする。

【００６８】磁気テープサンプルNo. １において、金属
下地膜のみを設け、トップコート膜を設けないものとす
るほかは同様にして磁気テープサンプルNo. ２を作製し
た。

【００６９】また、磁気テープサンプルNo. １におい
て、トップコート膜のみを設け、金属下地膜を設けない
ものとするほかは同様にして磁気テープサンプルNo. ３
を作製した。

【００７０】さらに、磁気テープサンプルNo. １におい
て、トップコート膜、金属下地膜のいずれをも設けない
ものとするほかは同様にして磁気テープサンプルNo. ４
を作製した。

【００７１】磁気テープサンプルNo. １において、Ａｌ
下地膜のかわりに、Ｚｎを蒸着源として用い、Ｚｎ下地
膜を形成するほかは同様にして磁気テープサンプルNo.
５を作製した。このときの蒸着条件はサンプルNo.１と
同様とした。

【００７２】また、磁気テープサンプルNo. １におい
て、Ｃ₂ Ｈ₂ を原料ガスとしてプラズマ重合を行ない、
トップコート膜を形成するほかは同様にして磁気テープ
サンプルNo. ６を作製した。この時のプラズマ重合条件
は、ガス流量を３０SCCMとするほかはサンプルNo. １と
同様とした。

【００７３】さらに、磁気テープサンプルNo. １におい
て、金属下地膜の膜厚を１００A とするほかは同様にし
て磁気テープサンプルNo. ７を作製した。

【００７４】また、磁気テープサンプルNo. １におい
て、トップコート膜の膜厚を５A とするほかは同様にし
て磁気テープサンプルNo. ８を作製した。

【００７５】これらの磁気テープサンプルNo. １〜No.
８を、８mmビデオデッキ（ソニー社製Ｓ９００）に装填
し、下記の評価を行なった。

【００７６】（１）Δφｍ８０℃、９０％ＲＨにて１週間保存後の最大磁束密度φ
ｍを測定し、初期のφｍに対する増加分を求めた。

【００７７】（２）耐酸性０．１Ｎ塩酸に浸漬して、強磁性金属薄膜が全部剥離し
てしまうまでの時間を調べた。

【００７８】（３）スチル特性６０℃、９０％ＲＨにて２４時間保存後、出力が半分に
低下するまでの時間を調べた。

【００７９】（４）走行摩擦経時変化８０℃、９０％ＲＨにて１週間保存後の動摩擦係数μを
測定し、初期のμに対する増加率を求めた。結果を表１
に示す。

【００８０】

【表１】

【００８１】表１より、本発明の効果は明らかである。

【００８２】なお、サンプルNo. １において、下地膜の
膜厚を、１５００A をこえるものとする他は同様にして
サンプルNo. ９を作製した。このものでは、本発明の効
果の向上は見られず、むしろ膜厚を大きくするために量
産性に劣るばかりでなく、膜表面性が悪化し、磁性層に
悪影響を与え、角形比（Ｓ^* ）が悪化してしまうことが
わかった。

【００８３】また、サンプルNo. １において、トップコ
ート膜の膜厚を５０A をこえるものとする他は同様にし
てサンプルNo. １０を作製した。このものでは、スペー
シングロスの問題が大きくなるばかりでなく、膜厚を大
きくするために、磁性層が長時間プラズマにさらされる
ことになるので、磁性層にダメージを与えることがわか
った。

【００８４】なお、磁気テープサンプルNo. １におい
て、金属下地膜の金属をＭｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、
Ｉｎ、Ｔｌの各金属にかえた各サンプルを作製し、同様
に評価したところ、Ａｌ、Ｚｎの場合とほぼ同等の良好
な結果が得られた。

【００８５】

【発明の効果】本発明によれば、耐食性および耐久性が
格段と向上する。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性の樹脂基体上に、下地膜と強磁性
金属薄膜とトップコート膜とを有する磁気記録媒体にお
いて、前記下地膜は金属下地膜であり、前記トップコート膜は
プラズマ重合膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】前記下地膜を構成する金属は、Ａｌ、Ｚ
ｎ、Ｍｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｆｅ、ＩｎおよびＴｌから
選ばれる少なくとも１種以上である請求項１に記載の磁
気記録媒体。
【請求項３】前記下地膜の膜厚は５００〜１５００A
である請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】前記トップコート膜を構成するプラズマ
重合膜は、ＣとＨとを含む請求項１ないし３のいずれか
に記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記トップコート膜の膜厚は１０〜５０
A である請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気記録
媒体。
【請求項６】前記トップコート膜の屈折率が１．８以
上である請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気記録
媒体。
【請求項７】前記強磁性金属薄膜は、Ｃｏを主成分と
し、斜め蒸着法により形成されたものである請求項１な
いし６のいずれかに記載の磁気記録媒体。