JPS5968818A - 磁気記録媒体 - 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】 本発明は、磁気記録媒体に関するものであり、特には低
摩擦、走行安定性、耐久性、防錆性等の目的で表面をプ
ラズマ酸化した磁気記録媒体に関するものである。

非磁性支持体上にγ−ＦｅＱＯ＠　Ｊ−ＦｅＢＯ４、Ｏ
ｏ含含浸−Ｆｅ９０Ｂ等々の酸化物系磁性粉と結合剤と
を主体とする磁性層を形成した磁気記録媒体が出現して
−ｔでに久しいが、最近では記録密度をさらに向上する
目的で、Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ、ｐｅ−Ｑｏ、Ｏｏ　−
Ｎ１、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｅ　、　Ｆｅ−
Ｃｏ−０ｒ−Ｂ　、　Ｍｎ−Ｂ１、Ｍｎ−Ａｌ、Ｆｅ　
−Ｃｏ−Ｖ等の強磁性粉と結合剤等から成る磁気記録媒
体、さらには金属蒸着薄膜とかスパッタ薄膜を磁性層と
する磁気記録媒体が実用化され、脚光をあびつつある。

これらの磁気記録媒体においては、特に磁気テープおよ
び磁気ディスクの用途では、摩擦係数が小さく、円滑で
安定な走行性を示すこと、耐摩耗性に優れ、長時間にわ
たって安定走行を行ないうろこと、置かれた環境条件に
対して安定でいつでも確実な再生ができること、耐久性
のあること等が強く求められる。

これらの要求に加えて、高密度記録用の前記強磁性粉を
使用する磁気記録媒体や蒸着あるいはスパッタ薄膜を使
用する磁気配ｆＡ　１１Ｍ体においては表面の平滑化が
進められており、摩擦係数は増大する傾向にあるので、
円滑で安定な走行を計るべく何らかの対策が特に求めら
れる。また、これらの磁気記録媒体では金属が表面に露
出していること等により発錆による劣化が認められるこ
ともある。

これら高密度で記録されている情報を長期にわたり保蔵
し、いつでも確実に再生できるように、これら高密度記
録媒体においては、走行安定性、走行円滑性、耐久性等
が一段と強（要望される。

従来より、シリコーンオイル、フッ素オイル等の易滑剤
を磁性層に錬り込んだりその表面に塗布することが行な
われてきた。また、特定の目的に応じた被膜層をトップ
コートすることも行なわれてきた。しかしながら、従来
公知の方法では、易滑剤を均一に混合または塗布し難く
、易滑その他の効果が使用につれて低下し、耐久性がな
いために満足すべきものではなかった。また、被膜が厚
くなると、スペーシングクロスによる出力低下が生ずる
。このように、薄（て、持続性がありかつ所定の効果を
奏しうる被膜を形成することは至難であった。

本発明は、上述したような従来技術の欠点にかんがみ、
磁気記録媒体一般に対して、特に蒸着法およびスパッタ
リング法による金属薄膜高密度磁気記録媒体に対して、
低摩擦性、走行安定性、耐久性、防錆性切を改善すべく
これら表面特性を兼備した新規な薄膜層を提供すること
を目的とする。

かかる目的に対して、本発明者は、金属薄膜表面をプラ
ズマ酸化することにより非常に優れた効果を発揮するこ
とを見出した。この方法は、トップコート法でないので
、スペーシングクロスによる磁気記録媒体の出力低下を
招かず、ぎわめて有利である。さらに、プラズマ酸化は
気相系反応であるため、表面近傍のみが均一に酸化され
ることが分った。この現象が防錆効果の向上に重要な役
割を果しているものと思われる。加えて、プラズマ酸化
法は高速での連続生成が可能であるため、磁気記録媒体
製造工程に容易に組み込むことができ、その生産性を阻
害しない。

プラズマ酸化法により生成された薄膜は、磁気記録媒体
の磁気特性、電気特性、記録密度特性が何ら損なわれる
ことなく、上述した表面特性が大幅に改善される。これ
は、従来薄膜に較べてきゎめて有意義な点である。

プラズマ酸化法は、Ａｒ、Ｈｅ、■９等のキャリヤーガ
スの放電プラズマと酸素、オゾンなどの含酸素ガスとの
混合体（オゾンはオゾン発生装置により得られる）、ま
たは酸素、オゾン等の含酸素ガスの放電プラズマを被処
理基体表面に接触させることにより基体表面をプラズマ
酸化させるものである。原理について概説すると、気体
を低圧に保ち電場を作用させると、気体中に少量存在す
る自由電子は、常圧に較べ分子距離が非常に大きいため
、電界加速を受け５〜１０ｅＶの運動エネルギー（電子
温度）を獲得する。この加速電子が原子や分子に衝突す
ると、原子軌道や分子軌道を分断し、これらを電子、イ
オン、中性ラジカルなど常態では不安定な化学種に解離
させる。解離した電子は再び電界加速を受けて別の原子
や分子を解離させるが、この連鎖作用で気体はたちまち
高度の電離状態となり、そしてこれはプラズマガスと呼
ばれている。気体分子は電子との衝突の機会が少ないの
でエネルギーをあまり吸収せず、常温に近い温度に保た
れている。このように、電子の運動エネルギー（電子温
度）と分子の熱運動（ガス温度）が分離した系は低温プ
ラズマと呼ばれ、ここでは化学種が比較的原形を保った
まま沖合等の加酸的化学反応を進めうる状況を創出して
おり、本発明はこの状況を利用して基体表面をプラズマ
酸化しようとするものである。低温プラズマを利用する
ため、基体の熱影響は全くない。

プラズマにより磁気記録媒体表面を酸化させる装置例が
第１図および第２図に示しである。第１図は高周波放電
によるプラズマ酸化装置であり、そして第２図はマイク
ロ波放電によるプラズマ酸化装置である。

第１図において、反応容器Ｒには、酸化ガス源１および
キャリヤーガス源２かもそれぞれマスフローコントロー
ラ３および４を経て供給される酸化ガスおよびキャリヤ
ーガスが混合器５において混合された後供給される。酸
化ガスは反応容器においてプラズマ酸化のための原料と
なるもので、本発明においては酸素、オゾンなどの含酸
素ガスから選択される。キャリヤーガスとしては、Ａｒ
、Ｈｅ　、ＨＱ等から適宜選択される。酸化ガスは１〜
１００ｍ１／分そしてキャリヤーガスは、５０〜５００
１Ｒ１／分の流量範囲をとりうる。反応容器Ｒ内には、
被処理磁気記録媒体支持装置が設置され、ここでは磁気
テープ処理を目的として繰出し７０−ル９と巻取りロー
ル１０とが示しである。被処理磁気記録媒体の形態に応
じて様々の支持装置が使用でき、例えば載置式の回転支
持装置が使用されうる。被処理磁気テープを間に挾んで
対向する電極７．７１が設けられており、一方の電極７
は高周波電源６に接続され、他方の電極７′は８にて接
地されている。さらに、反応容器Ｒ内には、容器内を排
気するための真空系統が配備され、そしてこれは液体窒
素トラップ１１、油回転ポンプ１２および真空コントロ
ーラ１３を含む。これら真空系統は反応容器内を０．０
１〜１０　Ｔｏｒｒ　　の真空度の範囲に維持する。

操作においては、反応容器Ｒ内が先ず１Ｏ−３Ｔｏｒｒ
　　以下になるまで油回転ポンプにより容器内を排気し
、その後酸化ガスおよびキャリヤーガスが所定の流量に
おいて容器内に混合状態で供給される。反応容器内の真
空は０．０１〜１０　Ｔｏｒｒの範囲に管理される。被
処理磁気テープの移行速度ならびに酸化ガスおよびキャ
リヤーガスの流量が安定すると、高周波電源がオンにさ
れる。こうして、移行中の磁気記録媒体がプラズマ酸化
される。

第２図はマイクロ波放電によるプラズマ酸化装置を示す
。第１図と同じ構成要素には同じ符号を付しである。こ
こでは、反応容器Ｒに放電プラズマ室１５が形成され、
その外端にキャリヤーガス源２からのキャリヤーガスが
供給されるようになっている。キャリヤーガス＆良供給
後マグネトロン６の発振によりプラズマ化され安定化さ
れる。酸化ガスは、プラズマ室１５の両端近くに開口す
るノズル１６から反応容器内に導入される。プラズマ室
１５と整列して支持装置が取り付けられ、この場合には
繰出しおよび取りロール９および１゜が垂直に配向され
ている。この他の要素は第１図におけると同一である。

プラズマ発生源としては、上述した高周波放電、マイク
ロ波放電の他に、直流放電、交流放電等いずれでも利用
できる。

前述したように、プラズマ酸化された磁気記録媒体は、
表面の酸化により低摩擦性、走行安定性、耐久性、防錆
効果等が大幅に改善された。

次に、第１図および第２図の装置を使用して磁気記録媒
体表面をプラズマ酸化した実施例について述べる。

実施例１ １０μｍの厚さのベースフィルムに００８部とＮｉ　２
部のインゴットから０．１μｍの磁性層を斜め蒸着した
磁気テープに、酸化ガスとして酸素を用いてプラズマ酸
化した。装置は第１図のものを使用した。プラズマ酸化
条件は次の通りとした。

酸素ガス：　　２０ｍ１／分 キャリヤーガス：なし 真空度：　　１．　ＯＴｏｒｒ 高周波電源：　１３．５６　ＭＨｚ ５０Ｗ 磁気テープ走行速度：　０．５　ｍ７分実施例２ １０μｍのポリエステルフィルム上にＣｏ−Ｎｉ　（組
成Ｃｏ　９５％−Ｎｉ’　５％）を原料として、０．１
　ｐｍ　（ＩＪ）厚さにスパッタした磁気テープを作成
した。

まず、＋０００／／分の排気速度をもつ油回転ポンプ１
２で反応容器Ｒ及び放電プラズマ室１５の内部を１０−
”　Ｔｏｒｒ以下の圧力に排気した。キャリヤーガスと
してアルゴンを１２０　ｍｌ／ＩＪの流量で送入した。

反応容器内の真空は真空コントローラ１３により０．５
　Ｔｏｒｒに管理した。マグネトロン６の発振による周
波数２４５０　ＭＨｚの電力５００Ｗを印加し、プラズ
マを安定化させた。次に、オゾンを２５ｍ１／分の流量
でノズル１６に供給した。磁気テープは１．０ｍ／分の
速度で繰出しロール９から巻取りロール１０へと移行さ
せた。

実施例３ 実施例１において酸化ガスをオゾンとし、その条件を次
のようにした。

オゾンガス：１０ｍ１／分 キャリ・ヤーガス：アルゴン２０Ｉｎｌ／分その他の条
件は実施例１と同一とした。

実施例４ 実施例２においてキャリヤーガスアルゴンの代わりに酸
素ガスをプラズマ化して反応容器に供給し、プラズマ酸
化を行なった。

酸３ｉ　：　　１　０　０　ｍｌ／ｌ１Ｊ−オゾン：２
５ノｎｌ／分 その他の条件は実施例２と同一とした。

比較例１ 実施例１において酸素ガスの代りにアルゴンガスな２０
罰／分で供給する。その他の条件は実施例１と同一とし
た。

比較例２ 実施例４においてテープ走行速度を０．２ｍ１分とし、
マイクロ波電力を２ＫＷとした。その他は実施例２と同
一とした。

薄膜の組成については、Ｂ５０Ａで測定して酸化層であ
ることを確認した。プラズマ酸化層の膜厚についてはＥ
ＳＯＡによる厚さ方向分析とエリプソ１ メータにより測定した。

酸化層の厚さを下表に示す。

比較例２のように、酸化層が全薄膜厚の１／３を超える
と、酸化層の効能が低下し、さらに電磁変換特性および
磁気特性が低下するので望ましくないことが分った（第
３図参照）。

性能比較試験 実施例１〜３と比較例１および２のサンプルと無処理の
磁気テープサンプルについて次の３つの°１２ 試験を行なった。

（イ）動摩擦係数μに 動摩擦係数μには、信学技報１５０−２５（１９８０）
記載の方法にしたがって測定した。すなわち、磁気テー
プを磁気ヘッドに相当する摩耗輪に磁性層側を内側とし
て巻き掛け、一端に分銅を皐し、他端をロードセルに固
定する。摩耗輪を回転させ、磁気テープの摩擦力をロー
ドセルにて検出する。

摩擦カニＴ、分銅重さ：Ｗそして巻付角：θとして次式
からμｋを求める。

１１ ”ｋ　０１ｎＷ 比較結果は下記の通りである。

本発明の磁気記録媒体は未処理テープの半分以下の摩擦
係数しか示さず、きわめて低摩擦性のものであることが
分る。

（ロ）スチル時間 ＶＴＲで静止画像をｈ生したときに画像が出なくなるま
での時間として測定した。

比較結果は下記の通りである。

本発明によって耐摩耗性が大幅に向上されることが分る
。

（ハ）環境耐性 この種のテープは酸化による磁気的性質の劣化現象があ
ることが知られている。この劣化度を見るために、磁気
記録媒体を５０°Ｃ１９８％相対湿度の環境下に７２時
間放置し、振動型磁力計により磁束密度の変化を測定し
た。磁束密度の変化率は Ｂｒ′−Ｂｒ−×１００（％） Ｂｒ （Ｂｒ：最初の磁束密度　Ｂｒ’：試験後の磁束密度）
として算出した。

比較結果は下記の通りである。無処理物を１とこれから
、本発明の磁気記録媒体が耐久性、防錆性に優れている
ことが分る。

以上説明した通り、今後ますます厳しい品質要件と耐久
性を要求される各種磁気記録媒体に対して、本発明は、
その表面にプラズマ酸化により従来とけ全く異質の層を
形成することによりこの要望に充分答えうるものである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波放電プラズマ酸化装置の概略図、第２図
はマイクロ波放電プラズマ酸化装置の概略図、第３図は
本発明のテープの酸化層の厚さとＨＣとの関係を示すグ
ラフである。 １：酸化ガス源 ２：ギヤリヤーガス源 ３．４：マスフローコントローラ ５：混合器 ６：高周波電源、マグネトロン ７．７’：電極 ９．１０：繰出しおよび巻取りロール １１：液体窒素トラップ １２：油回転トラップ １３：真空コントロー２ Ｒ：反応容器 １５：プラズマ室 代理人の氏名　　倉　内　基　獣　　′１１ｉ−，，：
、　　、、、１ ７ １０１ 第２図 第３図 敵化層の４二　（入）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属薄膜磁気記録媒体において、表面にプラズマ
   酸化による酸化層を有することを特徴とする磁気記録媒
   体。
2. （２）　プラズマ酸化による酸素含量の多い酸化層が５
   ０Ｘ以上、磁性薄膜の１／３以下である特許請求の範囲
   第１項に記載の磁気記録媒体。