JPS5968821A - 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
ラズマホウ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Ｔ　−Ｆｅ、　ｏ、　、ｒ　−Ｆｅ３
Ｏ４、ＣＯ含含浸−Ｆｅ、　０．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
が出現してすでに久しいが、最近では記録密度をさらに
向上する目的で、Ｆｅ、　Ｃｏ、　Ｎｉ、　Ｆｅ−Ｃｏ
、　Ｃｏ　−Ｎ１、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎ１ＸＦｅ−Ｃｏ−Ｂ
、　Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ−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ること、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
用する磁気記録媒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
が一段と強く要望される。

従来より１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なかった。また、被膜が厚く
ナルト、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、薄くて、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、防錆性等を改善すべく
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
ズマホウ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、きわめて有利である。さらに、プラズマホウ
化は気相系反応であるため、表面近傍が均一にホウ化さ
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、プラズマホ
ウ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。

プラズマホウ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わめて有意義な点である。

プラズマ窒化法は、　Ａｒ、　Ｈｅ、　ＨいＮ！等のキ
ャリヤーガスの放電プラズマと三塩化ホウ素ＢＣＩ、、
三フッ化ホウ素ＢＰ、、ジボランＢ、Ｈ６、ペンタボラ
ンＢ５Ｈ１１、Ｂ、Ｈ，、ヘキサボランＢ、Ｈ，いデカ
ボランＢＩｏＨＩ４等の含ホウ素ガスと混合し、被処理
基体表面にこれら混合ガスを接触させることにより基体
表面をプラズマホウ化させるものである。原理について
概説するとＳ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１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１常潟
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重合等の即成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
体表面をプラズマホウ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なホウ化させる装置例
が第１図および第２図に示しである。第１図は高周波放
電によるプラズマホウ化装置であり１そして第２図はマ
イクロ波放電によるプラズマホウ化装置である。

第１図において、反応容器Ｒには、ホウ化ガス源１およ
びキャリヤーガス源２からそれぞれマスフローコントロ
ーラ３および４を経て供給されるホウ化ガスおよびキャ
リヤーガスが混合器５において混合された後送給される
。ホウ化ガスは反応容器においてプラズマホウ化のため
の原料となるもので、本発明においては三塩化ホウ素、
三塩化ホウ素、シボラン、ペンタボラン、ヘキサボラン
、デカボラン等の含ホウ素ガスから選択される。

キャリヤーガスとしては、Ａｒ、　Ｈｅ、　Ｈ，、Ｎ、
等から適宜選択される。ホウ化ガスは１〜１ｏｏｄ／分
そしてキャリヤーガスは５０〜５００１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
装置が設置され翫ここでは磁気テープ処理を目的として
繰出しロール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７．７′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０．０１〜１０　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１０−’Ｔｏｒｒ
以丁になるまで油回転ポンプにより容器内を排気し、そ
の後ホウ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〜ｌ　Ｑ　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
体がプラズマホウ化される。

第２図はマイクロ波放電によるプラズマホウ化装置を示
す０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。キャリヤガスは、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。

ホウ化ガスは、プラズマ室１５の内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
しおよび巻取りロール９および１０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、プラズマホウ化された磁気記録媒体は
１表面のホウ化により低摩擦性、走行安定性１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
体表面をプラズマホウ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Ｃｏ８ｍとＮ１２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、ホウ化ガスとしてジボランを用いてプラズ
マホウ化した。装置は第１図のものを使用した。プラズ
マホウ化条件は次の通りとした。

シボランガス：　２０時Ｇ キャリヤガス：アルゴン５０　ｄ／ｆｉ真空度　　　：
　　Ｑ、　５　Ｔｏｒｒ高周波電源　：　　１３．５６
　ＭＨｚ　００Ｗ 磁気テープ走行速度：０．０５〜ｌ分 実施例２ １０μｍのポリエステルフィルム上にＣｏ−Ｎ１（組成
Ｃｏ　９５％−Ｎ１５％）を原料として、ｏ、　ｉμｍ
の厚さにスパッタした磁気テープを作成した。

まず、１０００ｔ／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ｌ　Ｑ
　　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１００１ｎ！／分の流量で送入した。反
応容器内の真空は真空コントローラ１３によりＱ、　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、ペンタボランＢＩＨ＋１を１
０η分の流量でノズル１６に供給した。磁気テープは０
．１　ｍ　７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においてジボランガスの代わりに三塩化ホウ素
を用いた。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においてペンタボランの代わりにジボランを用
いた。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においてジボランの供給を停止し、アルゴンの
供給量を２Ｑｍ／／分とした。その他の条件は実施例１
と同一とした。

比較例２ 実施例２においてテープ走行速度を０．０１ｍ／分とし
、マイク四波電力をｉｓｏｏｗ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、ＥＳＣＡで測定してホウ化層で
あることを確認した。プラズマホウ化層の膜厚について
はＥＳＣＡによる厚さ方向分析とエリシソメータにより
測定した。

ホウ化層の厚さを下表に示す。

ホウ化層が１０ＯＡを超えても、以下の性能検査で明ら
かになったようにホウ化層の効能は向上せず、それより
厚くすることの意義は少なく、むしろ磁気特性などの低
下の傾向が認められる。ホウ化層は、実用上１００Ａ以
下が望ましい。

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つの試験を行なった
。

動摩擦係数μには、信学技報Ｒ５０−２５（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、一端に分銅を吊し、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Ｔ１
分銅重さ：Ｗそして巻付角：θとして次式からμｋを求
める。

比較結果は−Ｆ記の通りである。

本発明の磁気配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で静止画像を再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
。

この種のテープは酸化による磁気的性質の劣化現（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℃、９８％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 Ｘ１００（％） 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としての相
対値で示す。

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ホウ化により従来とは全く異質の層
を形成することによりこの要望に充分答えつるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は高周波放電プラズマホウ化装置の概略図、第２
図はマイクロ波放電プラズマホウ化装置の概略図である
。 １ニホウ化ガス源 ２：キャリヤーガス源 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：真空コントローラ Ｒ二反応容器 １５：プラズマ室 ＼

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
   ホウ化によるホウ化層を有することを特徴とする磁気記
   録媒体。
2. （２）プラズマホウ化によるホウ化層がＩＡ以上、１０
   ０Ａ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。