JPH0533456B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明は記録媒体に係り、特に磁気デイスク、
磁気テーブルなどの磁気記録媒体に関する。 近年、磁気記録媒体の分野では記録密度向上が
最大の課題となつている。このためには、従来か
ら行われている磁性粉末をバインダと共に塗布し
乾燥させて固定して磁性媒体層を形成する方法で
は磁性体充てん率向上に限界があり、磁性物質を
直接薄膜化する方法が考案されている 上記薄膜化方法としては、例えば蒸着、めつ
き、スパツタリングなどがある。これらの方法に
より形成した磁性媒体薄膜は、一般に記録再生時
にヘツドとの摺動により摩耗し、脱落しやすく、
かつ摩擦係数が高いためヘツドを痛める。特にリ
ジツドな磁気デイスクの場合には、ヘツド浮上特
性の劣下が起こり、磁気テープではテープ走行性
不良の原因になる。 そこで磁性媒体層上に保護層を設けて、長寿命
化や走行性向上をはかる工夫が種々行われてい
る。例えば特開昭57−116771には、イミド基を有
する高分子をスパツタする方法が示されており、
特開昭58−77031には高分子化合物をターゲツト
材料としてスパツタする例がある。また、カーボ
ンやBN、MoS₂等は以前から固体潤滑剤として
知られており、これらをスパツタや蒸着により薄
膜化する方法もある。 一方、摺動面に滑性を与える潤滑油としてフツ
素系潤滑油を用いることがあり。KRYTOX 、
VONBLIN 等が市販されている、 我々は上記の方法を各々試みたが、有機高分子
やカーボンなどをスパツタした場合には保護膜な
しの場合に比べ確かに摺動時の摩耗が軽減され
た。しかし長時間の摺動により膜はがれを生じ、
摩耗粉が急増することにより磁性媒体層も破壊さ
れ寿命となるため、実用上はさらに寿命を延ばす
必要があつた。また潤滑油を磁性層上に塗布した
場合には、厚く塗布するとヘツド粘着が起こり、
薄く塗布すると潤滑効果が小さく十分な効果が得
られなかつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は上記した従来技術の欠点をなく
し、対ヘツド摺動において潤滑性に優れ、摩耗の
少ない磁気記録媒体を提供することにある。 〔発明の概要〕 上記目的は、磁気層上に硬質カーボン膜と含フ
ツ素潤滑油の複合層を設けることにより達成され
る。 この複合層により、カーボン層単独あるいは潤
滑油層単独の場合に比べ飛躍的な耐摩耗性改善が
実現されることがわかつた。 一般に潤滑油による潤滑機構は、摺動面と被摺
動面との間に油膜の層ができた場合に流体潤滑と
なり、固体同志が接触しないため理想的な潤滑作
用が達成される。しかるに高密度磁気記録媒体に
おいては、ヘツドと媒体の間隔を広げることは特
性劣化の原因となるため好ましくない。特に本発
明に係わる薄膜磁気記録媒体では、潤滑層は0.1μ
ｍ以下、好ましくは0.03μｍ以下とされる。 しかし、このような厚さでは油膜の均一性が保
てず、部分的に破断が生じて摺動面と被摺動面が
部分的に接触するいわゆる境界摩耗の領域とな
る。この領域においては油の潤滑特性が十分に生
かされず、摩耗係数が大きくなり、かつ被摺動面
の摩耗が生じ、記録特性の劣下やエラー発生又は
走行性不良の原因となる。 本発明においては潤滑油層の下地となる硬質カ
ーボン層がそれ自身潤滑性および耐摩耗性を有す
るため境界潤滑における固体間の摺動を大巾に軽
減し、潤滑油の効果を助けていることが飛躍的な
特性向上の第一の原因である。また、これと逆に
潤滑油の存在によりカーボン層の摩耗作用が軽減
されていることや含フツ素潤滑油のカーボン膜に
対するなじみ性等いくつかの原因の組み合わせに
より本発明の効果が発現されていると考えられ
る。 なお硬質カーボン層の厚さと潤滑油層の厚さは
共に0.001〜0.1μｍであり、好ましくは0.01〜
0.06μｍである。 本発明における硬質カーボン膜はカーボン又は
グラフアイト状カーボン素材を不活性ガス又は不
活性ガスと炭化水素ガスの混合ガス雰囲気中でス
パツタするか炭化水素ガスを放電エネルギーによ
り分解反応させ、基体上に堆積させることにより
形成される。スパツタの場合ガス圧が高いと膜の
硬度が低下するので0.01Torr以下が好ましい。
スパツタの方法には直流スパツタ、交流スパツ
タ、高周波スパツタ、直流マグネトロンスパツ
タ、高周波マグネトロンスパツタ、イオンビーム
スパツタ等があり、いずれでもよいが、硬質な膜
を形成するためにはエネルギー密度を高くするの
がよく、たとえば高周波マグネトロンスパツタで
はターゲツト面積あたりの投入電力は1W／cm²以
上、好ましくは1.5〜0.3W／cm²である。また、基
体を保持する側の電極に０〜−3KVの範囲より
選ばれる電圧を印加しつつススパツタすることは
膜の硬度を増大しかつ膜と基体との密着性を向上
させる効果がある。 上記スパツタで形成された炭素膜は硬度は大で
あるがしばしば内部応力のために変形し基体から
はがれたり亀裂を生じたりする。これを防ぐため
にはスパツタ雰囲気に炭化水素ガスを混入するの
がよい。上記炭化水素ガスとしては、メタン、エ
タン、プロパン、ブタン、イソブタン、シクロブ
タン、ペンタン、イソペンタン、ナオペンタン、
ヘキサン、ベンゼン、トルエン等を用いることが
できる。このようにしてスパツタ形成された膜に
は少量の水素が含まれるが、水素の比率が多いも
のは硬度が減少するため原子数の比で炭素の30％
以下とするものが好ましい。 一方、炭化水素ガスを放電エネルギーで分解す
る場合には真空容器中に炭化水素ガスを単独また
は不活性ガスと１：0.1ないし１：20の割合で混
合して導入し、ガス圧を0.01〜1Torrの中から選
ばれた値に保持し、容器内部に放電を発生させて
該炭化水素を分解活性化し、容器内に設置された
被加工物基体表面に炭素および水素から成る膜を
堆積させる。前記炭化水素としてはスパツタの項
で既に列記した化合物の中から選ぶことができ
る。 また不活性ガスとしてはHe、Ne、Ar、Kr、
Xeの中から選ぶのがよいが、この他にH₂を用い
ることもできる。前記放電の発生方法としては内
部電極に高電圧を印加するか容器外部から高周波
電磁誘導によるか、又はマイクロ波を導入して発
生させる。内部電極を用いる場合には電源として
は直流から高周波までのいずれの周波数を用いて
もよい。ただし、硬質の膜を得るためには放電エ
ネルギーを大きくするのが好ましく、かつ基体の
温度は可能な限り高くするのがよい。 磁性体薄膜は、例えばFe、Co、Ni、Crなどの
金属やこれらの合金、あるいはこれらの酸化物な
どの中で強磁性を有する物質からなる薄膜であ
り、蒸着、めつき、スパツタリングイオンプレー
テイング等の方法で形成される。 本発明で用いる含フツ素潤滑油としては、たと
えば一般式 で与えられる分子量4000〜6200のポリパーフロロ
アルキルエーテルがあり（但し式中ＲはＦ、CF₃
又はCH₃）、KRYTOX 、VONBLIN 等の名
称で市販されているものを用いることができる。
また、上記ポリパーフロロアルキルエーテルの誘
導体も使用できる。上記誘導体としては例えば（―
CF₂−Ｏ）_o―――（―CF₂CF₂−Ｏ）―_nあるいは末端を
COOHで置換した上記パーフロロポリエーテル
などがある潤滑油層の形成方法としては潤滑油を
フレオン等の溶剤に溶かし、塗布乾燥させるのが
よい。塗布の方法にはスピンコート、デイツプ法
またはスプレーによる吹きつけ法などがあり、い
ずれを用いてもよい。 〔発明の実施例〕 以下、本発明を実施例により説明する。 実施例 １ 表面に厚さ3μｍのアルマイト層を設けたアル
ミ製デイスク基板上に、Feをターゲツトとして
Ar／O₂混合ガス雰囲気中でスパツタし、厚さ
0.2μｍのFe₃O₄層を形成した。該基板を空気中で
熱酸化しγ−Fe₃O₄磁性層を形成した。 次いで該基板にカーボンをターゲツトとして
Ar雰囲気中で高周波マグネトロンスパツタによ
りスパツタし炭素膜を形成させた。Arのガス圧
は0.003Torr、スパツタ中の投入電力密度はター
ゲツト面積あたり3W／cm²であつた。膜厚は0.02μ
ｍとした。 このようにして形成した炭素膜は非常に硬く、
0.1Rのサフアイア針で50ｇの荷重をかけて引掻
いても傷を生じなかつた。該基板をKRYTOX
をフレオン中に0.1vol％の濃度で溶かした溶液中
に浸し、約10cm／secの速度で引き上げて乾燥さ
せ炭素膜上にKRYTOX 潤滑層を設けた。この
ようなプロセスで製造した磁気デイスク基板に
10Rの球面をもつサフアイア製摺動子を20ｇの荷
重で押しつけ、デイスクを2000rpmで回転させて
摩擦係数と磁性層が破壊するまでの回転数で測定
した。結果を第１表のNo.１に示した。特性は良好
であつた。 実施例 ２ カーボンターゲツトをグラフアイトカーボンと
し、それ以外は実施例１と同様のプロセスで磁気
デイスクを作製し、摺動評価を行つた。結果を第
１表のNo.２に示した。特性は良好であつた。 実施例 ３ 実施例１と同様のプロセスで磁性層を形成した
磁気デイスク基板を250mm径の平行電極を有する
真空容器の１方の電極面に取りつけ、系内を排気
した後Arとメタンを５対１の割合で混合したガ
スは導入し、系内圧を0.2Torrに保つた。その後
基板を取りつけた側の電極に13.56MHzの高周波
を300W印加してグロー放電を発生させ、基板表
面に厚さ0.03μｍの膜を堆積させた。この基板を
容器から取り出し実施例１と同様の手順で潤滑油
層を設け摺動評価を行つた。結果を第１表のNo.３
に示した。特性は良好であつた。

【表】 実施例 ４ 厚さ12μｍポリエチレンテレフタレートフイル
ムの片面にCo／Ni合金を0.1μｍの厚みに蒸着し、
磁性層を形成した。該磁性層表面に実施例１と同
じ手順で厚さ0.02μｍのカーボンおよびグラフア
イトカーボンのスパツタ膜を設けた後、実施例１
と同じKRYTOX 溶液に浸し、引き上げて潤滑
油層を設け、磁気テープとした。 この磁気テープを８mm巾にスリツトし、４mmφ
のSUS製ピンに磁性層側が接触するように90゜の
角度で巻きつけ、20ｇの荷重をかけて１ｍ／min
の速度でテープを往復動させた。100回摺動後の
摩擦係数と傷のはいり方を観察した。結果を第２
表のNo.６に示した。特性は良好であつた。 比較例 １ 実施例１のデイスク用基板に磁性層のみを実施
例１と同様にして形成したものを、実施例１と同
様に摺動評価した。結果を第１表のNo.４に示し
た。特性は良くなかつた。 比較例 ２ 実施例１のデイスク用基板に実施例１と同様に
して磁性層を設けた後、実施例１と同様の条件で
カーボンをスパツタしたもの、およびカーボンス
パツタなしで実施例１と同様にしてKRYTOX
の潤滑層を設けたものを、実施例１と同様に摺動
評価した。結果第１表のNo.５に示した。特性は良
くなかつた。 比較例 ３ 実施例４で用いたポリエチレンテレフタレート
フイルムに、実施例４と同様にしてCo／Ni合金
の磁性層のみを設けたものおよび、実施例４と同
様にして磁性層とカーボンスパツタ膜を設けたも
の、実施例４と同様にして磁性層とKRYTOX
の潤滑層を設けたものをそれぞれ実施例４と同様
に評価した。結果を第２表のNo.７に示した。特性
は良くなかつた

〔発明の効果〕

以上示したように、本研究によれば磁気記録媒
体の摩擦係数を下げ、摩耗に対し飛躍的な耐性を
もたせることができるため対ヘツド耐動特性を向
上させ磁気記録媒体の寿命および信頼性向上に大
きな効果がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 基体と、この基体上に設けられた磁性層と、
   この磁性層上に設けられた保護層とからなる磁気
   記録媒体において、前記保護層が硬質カーボン層
   と含フツ素潤滑油層からなることを特徴とする磁
   気記録媒体。 ２ 前記硬質カーボン層は、カーボン素材又はグ
   ラフアイト状カーボン素材を不活性ガス雰囲気中
   または不活性ガスと炭化水素ガスの混合雰囲気中
   でスパツタして形成されたものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の磁気記録媒
   体。 ３ 前記硬質カーボン層は、炭化水素ガスを放電
   エネルギーにより分解し基体上に堆積させたもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の磁気記録媒体。 ４ 前記含フツ素潤滑油はポリパーフロロアルキ
   ルエーテル又はその誘導体であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の磁気記録媒体。 ５ 前記含フツ素潤滑油が、一般式 で示される分子量4000〜6200のポリパーフロロア
   ルキルエーテルであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の磁気記録媒体。 但し、一般式中ＲはＦ、CF₃又はCH₃である。 ６ 前記硬質カーボン層と含フツ素潤滑油層が、
   共に厚さ0.001〜0.1μｍであることを特徴とする
   磁気記録媒体。