JPH064863A - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 生産性に優れ、且つ摺動耐久性に優れた磁気
記録媒体及びその製造方法を提供する。 【構成】 非磁性支持体に磁性薄膜よりなる磁性層を形
成し、この磁性薄膜上にカーボン保護膜をスパッタリン
グにより形成する。ホーボン保護膜のスパッタリングに
際しては、スパッタリング雰囲気中に沸点１５０°以下
の不飽和炭化水素を導入する。不飽和炭化水素の導入量
は、アルゴンに対して０．２〜２０である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非磁性支持体上に磁性
薄膜とカーボン保護膜が順次成膜されてなる磁気記録媒
体及びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁気記録媒体としては、非磁
性支持体上に酸化物磁性粉末あるいは合金磁性粉末等の
粉末磁性材料を塩化ビニルー酢酸ビニル系共重合体、ポ
リエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂等の
有機バインダー中に分散せしめた磁性塗料を塗布、乾燥
することにより作成される塗布型の磁気記録媒体が広く
使用されている。

【０００３】これに対して、高密度磁気記録への要求の
高まりと共に、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ
−Ｏ等の金属磁性材料を、メッキや真空薄膜形成手段
（真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティン
グ法等）によってポリエステルフィルムやポリアミド、
ポリイミドフィルム等の非磁性支持体上に直接被着し
た、いわゆる金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が提案され
注目を集めている。

【０００４】この金属磁性薄膜型の磁気記録媒体は抗磁
力や角形比等に優れ、磁性層の厚みを極めて薄くできる
為、記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さく短波長
での電磁変換特性に優れるばかりでなく、磁性層中に非
磁性材であるそのバインダーを混入する必要が無いため
磁性材料の充填密度を高めることが出来ることなど、数
々の利点を有している。

【０００５】更に、この種の磁気記録媒体の電磁変換特
性を向上させ、より大きな出力を得ることが出来るよう
にするために、該磁気記録媒体の磁性層を形成する場
合、磁性層を斜めに蒸着するいわゆる斜方蒸着が提案さ
れ実用化されている。したがって、前記金属薄膜媒体
は、磁気特性的な優位さ故に今後の高密度磁気記録媒体
の主流になると考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、今後更なる
高密度化の流れから、スペーシング損失を少なくするた
め磁気記録媒体の表面は平滑化される傾向にある。その
結果、媒体表面の平滑化に伴ってヘッドー媒体間の摩擦
力は増大し、媒体に生ずるせん断応力は大きくなる。

【０００７】このように摺動耐久性に対する要求が厳し
くなる状況のなかで、耐久性を向上させる目的で磁性層
表面に保護膜層を形成する技術の検討がなされてきた。
特に耐摩耗性のよいカーボンを保護膜として形成するこ
とにより摺動耐久性を高めることが可能になる。

【０００８】しかしながら、カーボン保護膜を形成する
場合には、これまでの手法では様々な問題が生じてい
る。例えば、カーボン保護膜の成膜方法としては、スパ
ッタリング法、ＣＶＤ法などが検討されているが、スパ
ッタリング法では膜形成速度が著しく遅いため生産性が
悪い。またＣＶＤ法では、膜付着力、硬度の点でスパッ
タリング法に劣り、スパッタリング法に匹敵した膜を形
成するには高温（２００〜５００℃）にする必要があ
る。そのような高温条件下では磁気テープ用フィルムと
して確立されているＰＥＴフィルムを用いることができ
ないため実用化するには至っていない。

【０００９】そこで本発明は、かかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、生産性が高く、且つ信頼性の
高い磁気記録媒体を提供することを目的とし、さらには
これを実現するための製造方法を提供することを目的と
するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の目
的を達成せんものと長期に亘り鋭意研究を重ねた。その
結果、カーボン保護膜をスパッタリングにより成膜する
際に、スパッタリング雰囲気中に沸点の低い不飽和炭化
水素を混入しておくことで、成膜速度を高めることがで
き、しかも成膜されるカーボン保護膜の膜質も良好であ
るとの知見を得るに至った。

【００１１】本発明は、かかる知見に基づいて完成され
たものである。すなわち、本発明の磁気記録媒体は、非
磁性支持体上に単層または多層構造の磁性薄膜が形成さ
れ、該磁性薄膜上に沸点１５０℃以下の不飽和炭化水素
を不純物ガスとして含有する雰囲気中でスパッタリング
されたカーボン保護膜が形成されていることを特徴とす
るものである。

【００１２】また、本発明の製造方法は、非磁性支持体
上に単層または多層構造の磁性薄膜を形成した後、該磁
性薄膜の表面にスパッタリング法によりカーボン保護膜
を形成する磁気記録媒体の製造方法において、前記カー
ボン保護膜を不純物ガスとして沸点１５０℃以下の不飽
和炭化水素を導入しながらスパッタリングすることを特
徴とするものである。

【００１３】本発明に係わる磁気記録媒体の保護膜形成
手段は、キャンロールに対向するマグネトロン及びそれ
に準ずるスパッタリング法を用いる際、不純物ガスとし
て沸点１５０℃以下の不飽和炭化水素を導入する手法を
用いる。不飽和炭化水素は、２重結合あるいは３重結合
を有するもので、沸点が１５０℃以下のものであれば脂
肪族、芳香族を問わない。例示するならば、エチレン、
ブタジエン、ベンゼン、トルエン、キシレン等である。

【００１４】また、本発明が適用される磁気記録媒体
は、非磁性材料よりなる非磁性支持体上に磁性層として
金属磁性薄膜および保護膜を設けてなる金属薄膜型の磁
気テープ（いわゆる蒸着テープ）である。

【００１５】上記非磁性支持体上には、強磁性金属材料
を直接被着することにより金属磁性薄膜が磁性層として
形成されているが、この金属磁性材料としては、通常の
蒸着テ−プに使用されるものであれば如何なるものであ
ってもよい。例示すれば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ等の強磁性
金属、Ｆｅ−Ｃｏ，Ｃｏ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ，Ｆ
ｅ−Ｃｕ，Ｃｏ−Ｃｕ，Ｃｏ−Ａｕ，Ｃｏ−Ｐｔ，Ｍｎ
−Ｂｉ，Ｍｎ−Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃｒ，Ｎｉ−
Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等の強磁性合金が挙げられる。

【００１６】これらの単層膜であってもよいし多層膜で
あってもよい。さらには、非磁性支持体と金属磁性薄膜
間、あるいは多層膜の場合には、各層間の付着力向上、
並びに抗磁力の制御等のため、下地層または、中間層を
設けてもよい。また、例えば磁性層表面近傍が耐蝕性改
善等のために酸化物となっていてもよい。

【００１７】金属磁性薄膜形成の手段としては、真空下
で強磁性材料を加熱蒸発させ非磁性支持体上に沈着させ
る真空蒸着法や、強磁性金属材料の蒸発を放電中で行う
イオンプレーティング法、アルゴンを主成分とする雰囲
気中でグロー放電を越こし生じたアルゴンイオンでター
ゲット表面の原子をたたき出すスパッタ法等、いわゆる
ＰＶＤ技術によればよい。

【００１８】もちろん、本発明に係わる磁気テープの構
成はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸
脱しない範囲での変更、例えば必要に応じてバックコー
ト層を形成したり、非磁性支持体上に下塗層を形成した
り、潤滑剤、防錆剤などの層を形成することは何等差し
支えない。この場合、バックコート層に含まれる非磁性
顔料、樹脂結合剤あるいは潤滑剤、防錆剤層に含まれる
材料としては従来公知のものがいずれも使用できる。

【００１９】

【作用】カーボン保護膜をスパッタリングにより成膜す
る際に、スパッタ雰囲気中に沸点が１５０℃以下の不飽
和炭化水素を導入すると、成膜速度が向上し、摺動耐久
性の高い保護膜が形成される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明がこの実施例に限定されるものではな
い。

【００２１】まず、本実施例において磁性薄膜の形成に
使用した蒸着製造装置の構成について説明する。図１に
示す様に、この製造装置においては、頭部と低部にそれ
ぞれ設けられた排気口１から排気されて内部が真空状態
となされた真空室２内に、図中の回り方向に定速回転す
る送りロール３と、同様に図中の時計回り方向に定速回
転する巻取りロール４とが設けられ、これら送りロール
３から巻取りロール４にテープ状の非磁性支持体５が順
次走行するようになされている。

【００２２】これら送りロール３から巻取りロール４側
に上記非磁性支持体５が走行する中途部には、上記各ロ
ール３、４の径よりも大径となされた冷却キャン６が設
けられている。この冷却キャン６は、上記非磁性支持体
５を図中下方に引き出す様に設けられ、図中の時計回り
方向に定速回転する構成とされる。尚、上記送りロール
３、巻取りロール４、及び冷却キャン６は、それぞれ非
磁性支持体５の幅と略同じ長さからなる円筒状をなすも
のであり、また上記冷却キャン６には、内部に図示しな
い冷却装置が設けられ、上記非磁性支持体５の温度上昇
による変形等を抑制し得るようになされている。

【００２３】従って、上記非磁性支持体５は、送りロー
ル３から順次送り出され、さらに上記冷却キャン６の周
面を通過し、巻取りロール４に巻取られていくようにな
されている。尚、上記送りロール３と上記冷却キャン６
との間及び該冷却キャン６と上記巻取りロール４との間
にはそれぞれガイドロール７、８が配設され、上記送り
ロール３から冷却キャン５及び該冷却キャン６から巻取
りロール４にわたって走行する非磁性支持体５に所定の
テンションをかけ、該非磁性支持体５が円滑に走行する
ようになされている。また、上記真空室内には、上記冷
却キャン６の下方にルツボ９が設けられ、このルツボ９
内に金属磁性材料１０が充填されている。このルツボ９
は、上記冷却キャン６の長さと略同一の幅を有してな
る。

【００２４】一方、上記真空室２の側壁部には、上記ル
ツボ９内に充填された金属磁性材料１０を加熱蒸発させ
るための電子銃１１が取り付けられる。この電子銃１１
は、当該電子銃１１より放出される電子線Ｘが上記ルツ
ボ９内の金属磁性材料１０に照射されるような位置に配
設される。そして、この電子銃１１によって蒸発した金
属磁性材料１０が上記冷却キャン６の周面を定速走行す
る非磁性支持体５上に磁性層として被着形成されるよう
になっている。

【００２５】また、上記冷却キャン６と上記ルツボ９と
の間であって該冷却キャン６の近傍には、シャッタ１２
が配設されている。このシャッタ１２は、上記冷却キャ
ン６の周面を定速走行する非磁性支持体５の所定領域を
覆う形で形成され、このシャッタ１２により上記蒸発せ
しめられた金属磁性材料１０が上記非磁性支持体５に対
して所定の角度範囲で斜めに蒸着されるようになってい
る。更に、このような蒸着に際し、上記真空室２の側壁
部を貫通して設けられる酸素ガス導入口１４を介して非
磁性支持体５の表面に酸素ガスが供給され、磁気特性、
耐久性及び耐候性の向上が図られている。

【００２６】この真空蒸着は、真空室２を例えば真空度
１×１０^-4Torrに保ちながら、これらの真空室２内にガ
ス導入口１４により酸素ガスを例えば２５０cc／min の
割合で導入しながら行う。この場合、非磁性支持体５に
対する蒸発金属の入射角は例えば４５〜９０°の範囲と
する。また、磁性層は円筒キャン６において例えば２０
００Åの厚さに蒸着される。なお、蒸発源に用いられる
インゴット（金属磁性材料１０）の組成は例えばＣｏ８
０ーＮｉ２０（数値は組成を重量％で表す。）である。

【００２７】次に、本実施例においてカーボン保護膜の
形成に使用したキャンロール対向型スパッタリング製造
装置の構成について説明する。図２に示す様に、この製
造装置においては、頭部と低部にそれぞれ設けられた排
気口２１から排気されて内部が真空状態となされた真空
室２２内に、図中の時計回り方向に定速回転する送りロ
ール２３と、図中の時計回り方向に定速回転する巻取り
ロール２４とが設けられ、これら送りロール２３から巻
取りロール２４にテープ状の非磁性支持体２５が順次走
行するようになされている。

【００２８】これら送りロール２３から巻取りロール２
４側に上記非磁性支持体２５が走行する中途部には、上
記各ロール２３、２４の径よりも大径となされた円筒キ
ャン２６が設けられている。この円筒キャン２６は、上
記非磁性支持体２５を図中下方に引き出す様に設けら
れ、図中の時計回り方向に定速回転する構成とされる。
尚、上記送りロール２３、巻取りロール２４、及び、円
筒キャン２６は、それぞれ非磁性支持体２５の幅と略同
じ長さからなる円筒状をなすものであり、また上記円筒
キャン２６には、内部に図示しない冷却装置が設けら
れ、上記非磁性支持体２５の温度上昇による変形等を抑
制し得るようになされている。

【００２９】従って、上記非磁性支持体２５は、送りロ
ール２３から順次送り出され、さらに上記冷却キャン２
６の周面を通過し、巻取りロール２４に巻取られていく
ようになされている。尚、上記送りロール２３と上記円
筒キャン２６との間及び該冷却キャン２６と上記巻取り
ロール２４との間にはそれぞれガイドロール２７、２８
が配設され、上記送りロール２３から円筒キャン２６及
び該円筒キャン２６から巻取りロール２４にわたって走
行する非磁性支持体２５に所定のテンションをかけ、該
非磁性支持体２５が円滑に走行するようになされてい
る。

【００３０】また、上記真空室２２内には、上記円筒キ
ャン２６の左方に円筒キャンと略平行となるように設置
されたターゲットカソード２９が設けられている。ター
ゲット材料は焼結カーボンで、カソード２９にはＤＣ電
源３０が接続されている。さらに、このターゲットカソ
ード２９の近傍部には保護膜の原料ガスおよびキャリア
ガスを導入する導入口３１、３２が設けられている。

【００３１】このターゲットカソード２９は、上記円筒
キャン２６の幅より３００ｍｍ程大きい幅を有してな
る。尚、本実施例では、円筒キャンは冷却されている
が、保護膜と磁性膜の接着強度を上げるため適宜加熱し
た状態でもよい。

【００３２】そこで、このような構成を有する製造装置
を用いて、先ず下塗が施された非磁性支持体上に、図１
に示す製造装置を用い酸素雰囲気中でＣｏ−Ｎｉ合金を
斜め蒸着し、例えば膜厚約０．２μｍの金属磁性薄膜を
磁性層として被着形成した後、バックコート、トップコ
ートをほどこし所定のテープ幅に裁断してサンプルテー
プを作成した。使用したベース、下塗、バックコート、
トップコートは下記の通りである。

【００３３】 ベース ：ポリエチレンテレフタレート １０μｍ １５０ｍｍ幅 下塗 ：アクリルエステルを主成分とする
水溶性ラテックスを塗布 密度 約１０００万個／ｍｍ² バックコート ：カーボン、及びウレタンバインダ
ーを混合したものを０．６μｍ厚塗布 トップコート ：パーフルオロポリエーテルを塗布 スリット幅 ：８ｍｍ幅

【００３４】次に、この金属磁性薄膜上にカーボン保護
膜をスパッタリングにより形成した。スパッタによる保
護膜作成は蒸着終了直後に図２に示すスパッタリング装
置を用いて行った。本実施例では、保護膜を形成した為
に劣化する電磁変換特性の補填の為に（スペーシングロ
スを小さくする目的）、下塗時の乾燥条件を適宜調整
し、下塗が施された非磁性支持体の表面性をコントロー
ルした。

【００３５】スパッタリング条件は下記の通りである
が、各実施例及び比較例においては表１に示す雰囲気中
でカーボン保護膜のスパッタリングを行った。なお、比
較例−１は、保護膜を形成していない例である。また、
保護膜成膜時の膜厚は１５ｎｍ一定としそのときの送り
速度を変えることで生産性の比較を行った。スチル耐久
性の測定はソニー社製８ｍｍＶＴＲ ＥＶＳ−９００改
造機を用いて行った。

【００３６】方式 ：ＤＣマグネトロンス
パッタ法 ターゲット材 ：カーボン 投入電力 ：５ｗ／ｃｍ2 真空度 ：２Ｐａ 保護膜膜厚 ：０．０１５μｍ

【００３７】

【表１】

【００３８】表２に測定結果を示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】表３の結果からも明らかなように、本発明
を適用した各実施例では、従来のスパッタリング法に比
べテープ送り速度を速くすることができ、且つ耐久性も
従来の方法で作成したものと同等に良好である。これに
対し、不飽和結合を有しない化合物（メタン）を用いた
場合（比較例３）には、膜形成速度が速くならず、耐久
性もさほど良い膜が得られない。これは、飽和炭化水素
を導入ガスとして用いた場合、エネルギー的に安定で、
スパッタリングによって生成するプラズマでは励起され
ず、カーボン膜の堆積に寄与しないからと考えられる。

【００４１】一方、沸点の高い不飽和炭化水素（ナフタ
レン）を用いた場合には、膜形成速度がさほど上がらな
い。これは、沸点が高いとガス導入口近傍に原料が堆積
してしまい、プラズマ雰囲気中に原料ガスが供給されな
いためと考えられる。また、原料ガスの供給アルゴンに
対する割合が０．２を下回った場合、膜形成速度はあま
り速くならず、逆に供給アルゴンに対する割合が２０を
越えると、アルゴンの割合が少なくなり、且つ原料ガス
からのカーボンがターゲットにも堆積し、放電が不安定
なものとなる。

【００４２】これらから、条件を選ぶことにより、本方
式を採用することで生産性にすぐれた磁気記録媒体およ
びその製造方法を実現することが出来ることがわかる。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明においては、カーボン保護膜をスパッタリングにより
形成する際に不純物ガスとして沸点１５０℃以下の不飽
和炭化水素を導入しているので、高摺動耐久性を有する
磁気記録媒体を実現することが出来る。

【００４４】また、本発明によれば、スパッタリング時
の成膜速度を高めることができ、生産性の点でも非常に
有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空蒸着装置の一例を示す模式図である。

【図２】キャンロール対向型スパッタリング製造装置の
一例を示す模式図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性支持体上に単層または多層構造の
   磁性薄膜が形成され、該磁性薄膜上に沸点１５０℃以下
   の不飽和炭化水素を不純物ガスとして含有する雰囲気中
   でスパッタリングされたカーボン保護膜が形成されてい
   ることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 非磁性支持体上に単層または多層構造の
   磁性薄膜を形成した後、該磁性薄膜の表面にスパッタリ
   ング法によりカーボン保護膜を形成する磁気記録媒体の
   製造方法において、 前記カーボン保護膜を不純物ガスとして沸点１５０℃以
   下の不飽和炭化水素を導入しながらスパッタリングする
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
3. 【請求項３】 不純物ガスとして導入する不飽和炭化水
   素の割合が導入アルゴンとの比で０．２〜２０であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体の製造方
   法。