KR0136632B1 - 다이아몬드상 경질 카본 필름이 이중 코팅된 vtr 헤드 드럼과 그 코팅층 형성방법 및 장치 - Google Patents

다이아몬드상 경질 카본 필름이 이중 코팅된 vtr 헤드 드럼과 그 코팅층 형성방법 및 장치

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Abstract

본 발명은 고 경도 다이아몬드상 경질 카본 필름인 제 1코팅층 위에 저경도의 다이아몬드상 경질 카본 필름인 제 2코팅층이 합성되는 서로 다른 특성의 이중 막으로 코팅되는 헤드 드럼에 관한 것이다. 제 2코팅층의 경도는 제 1코팅층의 경도보다 작다. 상기 이중 코팅은 헤드 드럼이 적층되고 전원 전극에 부착되는 시편 지지대, 적층된 헤드 드럼의 표면으로부터 선정된 거리만큼 떨어진 동심원 상에 배치된 원형의 접지 전극을 포함하는 반응기를 갖고 있는 합성 장치에 의해 달성되며, 상기 시편 지지대는 헤드 드럼을 안정하게 적층하기 위한 공간 보상용 링을 포함한다.

Description

다이아몬드상 경질 카본 필름이 이중 코팅된 VTR 헤드 드럼과 그 코팅층 형성 방법 및 장치
제 1도는 본 발명에 사용된 합성 장치의 단면 모식도.
제 2도는 본 발명에 사용된 시편 지지대의 단면 상세도.
제 3도는 고주파 합성 전류 하에서 합성된 다이아몬드상 경질 카본 필름의 크롬 경도 측정치를 보여주는 도면.
제 4도는 이중막이 코팅된 드럼의 단면도.
제 5도는 내마모 시험전 코팅되지 않은 드럼, TiN이 코팅된 드럼 및 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 드럼의 접촉 마찰 계수를 나타내는 그래프.
제 6도는 내마모 시험 후 코팅되지 않은 드럼, TiN이 코팅된 드럼 및 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 드럼의 접촉 마찰 계수를 나타내는 그래프.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1:전원 전극2:시편 지지대
3:접지 전극4:절연부
21:전원 전극 접촉부22:상단 캡
23:절연 캡24,25:헤드 드럼
26,27:공간 보상용 링41:드럼 기판
42:접착 보조용 증간층(전이 합성층)
43:드럼 표면 보호용 고경도층(1차 코팅층)
44:테이프 보호용 저경도층(2차 코팅층)
본 발명은 비디오 테이프 레코더(VTR) 헤드 드럼과 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것으로서, 더 상세히 말하자면, A1 합금으로 만들어지고 내마모성과 윤활성을 증진시키면서 동시에 테이프를 보호할 수 있는 VTR 헤드 드럼과 그 제조 방법 및 제조 장치에 관한 것이다.
VTR이 소형화, 경량화, 그리고 고기능화되어 감에 따라, VTR 테이프와 헤드드럼 사이에 존재하면서 마찰을 최소화시켜 주는 에어 갭의 두께가 감소하여 테이프와 드럼간의 접촉 가능성이 높아지고 있다. 이러한 경향은 최근 일반용 VTR에도 조그셔틀 기능을 도입하면서 더욱 심해지고 있어서, 드럼과 테이프의 상호 마모가 VTR의 수명에 큰 영향을 주게 되었다. 한편, VTR의 소형화를 위해서는 작은 구동력으로도 테이프를 안정적으로 주행시킬 수 있어야 하는데, 이를 위해서는 테이프와 VTR 각 부품간의 마찰을 최소화해야 할 필요가 있다. 한편, Nikke Electronics Asis의 1993년 9월호 40페이지에 디지탈 VTR이나 HDTV용 VTR에 관해 최근에 발표된 표준 사양에 의하면, 정보의 저장 및 재생 속도가 현재의 2배에 이른다. 이러한 고속 정보 처리는 드럼의 회전 속도 증진을 통해서 달성될 수 밖에 없으므로, 차세대 VTR의 드럼 회전 속도가 4000rpm에 이를 것으로 생각된다. 이러한 속도에서는 드럼과 테이프의 마모 등이 더욱 심각한 문제로 대두될 것이다.
따라서, 이러한 문제를 해결하고자 하는 시도가 있었으며, 그 예로서, 이광렬 및 은광용에 의해 대한금속학회 회보, 6(4), 1993에 발표된 논문에 의하면, 다이아몬드상 경질 카본 필름은 우수한 기계적 특성과 내산성 및 윤활성을 가지고 있어서, 자기 기록 매체(컴퓨터용 하드 디스크 등)의 보호 코팅, 마이크로머쉰의 윤활코팅, 면도칼 등 각종 커팅 재료의 코팅, 광섬유의 보호 코팅 그리고 인공 관절 등 생태 재료의 코팅에 이르기까지 많은 분야에서 응용이 연구되고 있는 재료로 기술되어 있다. 또한, 에이치. 나까우에(H. Nakaue) 등에 의한 Thin Solid Films, Vol. 212(1992) 240페이지에서는, 다이아몬드상 경질 카본 필름을 드럼 측면부의 테이프와 맞닿는 면에 코팅하므로써 VTR의 성능과 내구성을 향상시키고자 하는 연구 결과가 발표된 바 있다.
그러나, 상기의 다이아몬드상 경질 카본 필름을 코팅한 드럼을 VTR에 장착하여 시험한 결과, VTR 테이프가 손상되어 VTR 테이프로부터 분리된 자성 분말과 결합재들이 드럼의 표면을 심하게 오염시키는 문제가 발견되었다. 더구나, 분리된 자성 분말은 경도가 높기 때문에 헤드에 심한 손상을 일으킨다.
이러한 문제는 코팅에 의해 드럼의 표면 경도가 크게 높아짐으로 해서, 드럼의 표면에 존재하는 코팅의 결함부나 드럼의 모서리에 의해 테이프가 손상되기 때문에 발생된다.
그러므로, 헤드 드럼과 테이프의 마찰에 대한 대안으로 내구성을 증진시키기 위해 제안된 다이아몬드상 경질 카본 필름 코팅 방법이 실용화되기에는 문제가 있으며, 상술한 VTR 테이프의 손상 및 드럼 표면의 오염 문제를 일으키지 않으면서 드럼의 내마모성 및 내구성을 증진시킬 수 있는 방법을 모색해야 할 필요성이 여전히 남게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 헤드 드럼과 테이프 간의 마찰을 최소화하고, 드럼의 내마모성과 윤활성을 증진시키면서, 동시에 테이프를 보호할 수 있는 VTR 헤드 드럼을 제공하는 것이다. 즉, 코팅된 드럼에 의한 테이프의 손상을 최소화시켜, 헤드 드럼 코팅에 기인하여 실제 사용 시의 헤드 드럼의 표면 오염이 발생되지 않도록 다이아몬드상 경질 카본 필름으로 코팅된 헤드 드럼을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 하나의 목적은 별도의 조작 없이 헤드 드럼과 같은 실린더형의 원형 기판에 코팅층을 균일하게 합성할 수 있고 대량 생산에 적합한 합성 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 상술한 목적은 VTR 헤드 드럼에 다이아몬드상 경질 카본 필름을 코팅하되, 코팅된 드럼에 의한 테이프의 손상을 최소화시키도록, 헤드 드럼 상에 형성된 경도가 높은 필름 코팅층(43) 위에 다시 경도가 낮은 필름(44)를 코팅하여, 헤드 드럼 상에 서로 다른 특성을 갖는 다이아몬드상 경질 카본 필름을 이중으로 코팅함으로써 구현될 수 있다.
본 발명의 또 하나의 특징에 따르면, 상술한 목적은 진공계(10-2), 개스 공급계(10-3), 전원 공급계(10-4), 및 반응기(10-1)로 구성되는 합성 장치(10)에 의해 달성된다. 상기 반응기(10-1)은 전원 전극(1), 이 전원 전극(1) 상에 접촉되고 헤드 드럼(24,25)가 적층되는 시편 지지대(2), 적층된 드럼 표면으로부터 일정 간격 떨어진 동심원 상에 배치된 원형의 접지 전극(3), 및 상기 전극을 반응기(10-1)의 외피로부터 절연시키기 위한 절연부(4)를 포함한다. 상기 시편 지지대(2)는 상기 전원 전극(1)과 접촉되고 주위에 헤드 드럼이 적층되는 전원 전극 접촉부(21), 상기 시편 지지대(2) 내의 빈 공간에 배치되어 헤드 드럼을 평평하게 적층하고 안정하게 고정시키기 위한 공간 보상용 링(26,27), 상기 전원 전극 접촉부와 적층된 헤드 드럼의 상부에 배치되는 양도체의 상단 캡(22), 및 상기 양도체의 상단 캡 상에 배치되는 절연 캡(23)을 포함한다.
그러므로, 본 발명에 따른 다이아몬드상 경질 카본 필름의 이중 코팅을 헤드 드럼에 행함으로써, 최근 헤드 드럼의 내마모성 증진을 위하여 제시되고 있는 방법에서 발생되는 다이아몬드상 경질 카본 필름 코팅층에 의한 테이프 손상문제를 일으키지 않으면서 헤드 드럼의 내마모성 및 윤활성을 증진시킬 수 있어서, VTR 성능을 저하시키지 않으면서 VTR의 소형화, 경량화 및 고기능화에 따른 요구 조건을 만족시킬 수 있고, 수명을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 상술한 특징 및 이점을 포함하여 다른 특징 및 이점은 동일 소자에 동일 참조 부호가 병기된 첨부 도면을 참조하여 기술된 이하의 상세한 설명에 의해 본 분야의 숙련된 기술자들에게 분명하게 인지될 수 있다.
먼저, 제 3도 및 제 4도를 참조하여 본 발명의 원리 및 이에 따른 구성을 설명한다.
전술한 바와 같이, 헤드 드럼의 마모를 감소시키기 위해 표면을 다이아몬드상 경질 카본 필름으로 코팅하게 되면, 헤드 드럼의 마모는 감소된다. 그러나, 코팅층의 경도가 증가하기 때문에 코팅층 상에 결함부가 존재하는 경우에, 작은 결함이라 할지라도 마찰 계수가 크게 증가하게 되어, 동작시 이 코팅층에 의해 오히려 테이프가 마모되게 되고, 그 결과 드럼 표면을 오염시켜 헤드 드럼의 성능을 저하시키게 된다. 따라서 헤드 드럼의 보호를 위해 드럼 표면의 경도는 증가시키되, 테이프와 접하는 부분의 경도는 낮게 할 필요가 있다.
본 발명의 발명자들은 다이아몬드상 경질 카본 필름의 경도 특성을 조사하기 위해, 100% 메탄을 이용하여, 반응 압력 1 Torr, 고주파 전류 300 mA에서, 바이어스 전압이 0V에서 -600V까지 변경되도록 직류 전압을 변화시키면서 다이아몬드상 경질 카본 필름을 합성하여, 드럼 기판에 형성되는 바이어스 전압 크기에 따른 다이아몬드상 경질 카본 필름의 누프 미세 경도(knoop microhardness) 값의 변화를 조사하였다. 그 결과가 제 3도에 도시되어 있다. 제 3도를 통해 알 수 있는 바와 같이, 다이아몬드상 경질 카본 필름의 경도는 바이어스 전압이 약 -90V에서 -550V로 증가함에 따라 경도가 1400Kgf/㎟에서 2050Kgf/㎟로 단조 증가하는 경향을 나타내었다.
따라서, 헤드 드럼을 코팅한 다이아몬드상 경질 카본 필름 상에 제 3도에 나타난 특성을 이용하여 상기 코팅층보다 경도가 낮은 다이아몬드상 저경도 카본 필름을 형성함으로써 상술한 문제를 해결할 수 있다.
즉, 제 4도에 도시된 바와 같이, Al 합금인 드럼 기판(41)에 필름의 접착력을 증진시키기 위한 전이 합성층(42)를 형성하고, 그 위에 헤드 드럼의 내구성 및 내마모성을 증가시키기 위한 드럼 표면 보호용 제 1코팅층(43)을 형성한다. 그런데, 이 코팅층(43)은 기판의 바이어스 전압이 높은 조건 하에서 다이아몬드상 경질 카본 필름을 형성하여 고경도의 필름이 되도록 한다.
그 다음으로 상기 제 1코팅층 위에, 테이프 보호용 제 2코팅층(44)를 형성한다. 이 제 2코팅층(44)는 기판의 바이어스 전압을 낮춘 상태에서 합성하여 저경도 필름이 되도록 하는데, 합성되는 제 2코팅층(44)의 경도는 코팅층에 의한 테이프의 마모를 최소화하기 위해, 낮은 경도를 갖도록 한다.
상술한 서로 다른 특징의 필름을 이중으로 코팅하는 작업은 이하에 자세히 설명될 합성 장치를 이용하여 달성될 수 있다. 기판의 바이어스 전압을 적절히 낮추기 위해서는 직류 전원을 차단하고 고주파에 의해 발생되는 자체 바이어스 전압만을 사용하는 방법, 또는 여기에 추가로 고주파 전원의 전압도 감소시켜 자체 바이어스 전압을 더욱 낮추는 방법을 모두 사용할 수 있다.
상술한 바와 같은 헤드 드럼 표면에 서로 다른 특성의 이중 코팅을 형성하는 작업은 제 1도 및 제 2도에 도시된 합성 장치(10)에 의해 수행될 수 있다. 제 1도에 도시된 바와 같이, 합성 장치(10)은 크게 반응기(10-1), 진공계(10-2), 개스공급계(10-3), 전원공급계(10-4)의 4부분으로 구성되어 있다. 진공계(10-2), 개스공급계(10-3), 전원공급계(10-4)는 본 출원인에 의해 1994년 1월 7일자로 기출원된 다이아몬드상 경질 카본 필름의 합성법이란 명칭의 국내 특허출원 제94-201호에 제시된 플라즈마 CVD 장치와 유사하다. 그러므로, 이 장치도 역시 국내 특허출원 제94-201호에 기술되어 있는 바와 같이, 합성의 주요 변수인 기판의 바이어스 전압과 플라즈마 전류를 독립적으로 조절할 수 있도록 되어 있다. 따라서, 본 명세서에서는 특허출원 제94-201호와 유사한 부분에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명에 따른 다이아몬드상 경질 카본 필름 합성 장치의 한 양호한 실시예에서, 이 장치는 생성되는 플라즈마의 밀도와 이온의 에너지가 높은 250kHz의 고주파를 주전원으로 하고, 이에 이온의 에너지를 조절하기 위해 직류를 복합한 플라즈마 CVD법을 기초로 하여, 원형의 기판에 균일한 합성이 가능하도록 전극을 배치한 것이다. 반응기(10-1)을 자세히 살펴보면, 반응기의 하단 중앙에 전원이 공급되는 전원 전극(1)이 설치되고, VTR 헤드 드럼이 적층되는 시편 지지대(2)가 전원 전극(1)에 부착된다. 시편 지지대(2)에 적층된 드럼이 표면으로부터 대략 4㎝ 떨어진 동심원 상에 원형의 쉴드형 접지 전극(3)이 설치된다. 이러한 형태의 전극 배치는 원형 시편의 표면에 매우 균일한 플라즈마를 발생시키므로, 헤드 드럼과 같은 시편의 표면을 균일하게 코팅하기 위해 시편을 회전시키는 등 또 다른 조작을 필요로 하지 않는다는 장점이 있다. 또한, 전원 전극과 접지 전극을 한 쌍으로 한 플라즈마 발생기를 병렬로 다수 연결하므로써, 대량 생산을 할 수 있는 장치로의 확장이 용이하다.
본 발명에 따른 시편 지지대(2)의 단면을 상세하게 도시한 제 2도를 참조하면, 시편 지지대(2)는 A1 혹은 스텐레스 스틸 등의 양도체 재료로 된 전원 전극 접촉부(21)을 통해 전원 전극(1)을 경유하여 전원과 연결된다. 상위 헤드 드럼(24)와 하위 헤드 드럼(25)는 그 중앙 구멍을 이용하여 시편 지지대(2)에 번갈아 적층하되, 이때 형성되는 상위 헤드 드럼의 상부 표면과 그 위에 적층된 하위 드럼의 하부 표면 사이의 공간을 공간 보상용 링(26)을 이용하여 보상하므로써, 적층되는 드럼 표면이 평활해지도록 한다. 또한, 상위 헤드 드럼과 하위 헤드 드럼의 중앙 구멍의 크기 차에 기인하는 공간, 즉 전원 전극 접촉부(21)과 상·하위 헤드 드럼 중 상대적으로 큰 중앙 구멍을 갖는 헤드 드럼 사이의 공간을 공간 보상용 링(27)로 보상하여 줌으로써, 헤드 드럼의 위치를 안정되게 고정시킨다. 적층 상단에는 적층 드럼을 고정하기 위한 양도체의 상단 캡(22)를 설치하고, 그 상단에 테플론(teflon)과 같은 절연 물질을 사용하여 절연 캡(23)을 형성하여 절연시킨다. 절연 캡(23)은 어떠한 절연 물질로도 형성될 수 있다.
이제까지 CDV 법을 이용한 다층막 형성 방법을 중심으로 본 발명을 설명하였으나, 본 발명에 따른 다층막을 형성하는 기술이 이에 국한되는 것은 아니다. 다이아몬드상 경질 카본 필름을 형성하는 방법에는 이온 증착법, 이온 플레이팅, ECR, 스퍼터링, 레이저 애블레이션 등 많은 방법이 공지되어 있다. 다이아몬드상 경질 카본 필름의 경도는 상기 각 방법에서 합성 조건 특히 이온 에너지를 변환시킴으로써 쉽게 변화시킬 수 있다.
이제, 본 발명에 따른 다이아몬드상 경질 카본 필름이 이중 코팅된 헤드 드럼과, 단일 특성의 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 헤드 드럼, TiN이 코팅된 헤드 드럼 및 코팅되지 않은 헤드 드럼의 특성 및 성능을 본 발명의 발명자들에 의해 시행된 실험을 기초로 비교 분석함에 의해, 본 발명에 따른 이중 코팅된 헤드 드럼의 효과 및 우수성에 대해 구체적으로 설명한다.
실험 1: 단일 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 헤드 드럼, TiN이 코팅된 헤드 드럼, 및 코팅되지 않은 헤드 드럼의 특성 비교
단일 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 헤드 드럼과 TiN이 코팅된 드럼, 및 코팅되지 않은 헤드 드럼의 마찰 계수를 비교 분석해 보았다.
지름 62㎜인 VTR 헤드 드럼 4세트를 제 2도에 도시된 바와 같이 시편 지지대에 적층하여, 제 1도의 다이아몬드상 경질 카본 필름 합성 장치에 장착하고, 본 출원인에 의해 1994년 1월 7일자로 국내 특허 출원된 다이아몬드상 경질 카본 필름의 접착력 증진 방법이란 명칭의 출원번호 제94-202호에 제시된 방법으로 플란즈마 세척 등 전처리와 전이 합성을 행하였다. 그 후 메탄을 이용하여 반응 압력 1Torr, 고주파 전류 300㎃, 직류 전류 119㎃, 기판 바이어스 전압 -500V의 조건에서 40분간 다이아몬드상 경질 카본 필름을 합성하였다. 다이아몬드상 경질 카본 필름의 두께는 1.0㎛로서 원주 방향으로 균일한 두께를 가지고 있었다.
이렇게 합성된 단일 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 헤드 드럼과, TiN이 코팅된 헤드 드럼, 및 코팅되지 않은 헤드 드럼에 있어서의 내마모성 시험 전후의 드럼과 테이프간의 마찰 계수 측정을 위해, 본 출원인에 의한 원통형 물체 측정의 마모 특성 시험 및 마찰 계수 측정 방법 및 그 장치란 명칭의 특허 출원 제94-9687호에 제시된 마모 시험기를 이용하였다.
제 5도에 내마모 시험 전의 테이프 인가 장력(tension)에 따른 VTR 테이프와 코팅된 드럼 간의 접촉 마찰 계수가 그래프로 도시되어 있다. 제 5도를 참조하면, 접촉 마찰 조건인 회전 속도 50rpm에서 단일 필름 층으로 코팅된 헤드 드럼에 있어서의 마찰 계수는 0.2이고, 이는 코팅되지 않은 드럼이나 TiN이 코팅된 드럼에 있어서의 마찰 계수 0.25보다 약간 작은 값이다. 또한 제 5도에 도시된 바와 같이, 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 경우에는 마찰 계수의 인가 장력 의존성이 현저히 낮았다.
제 6도에는 이들 드럼에 400gf의 장력을 인가하고 3000rpm과 0rpm에서 각각 10초간씩의 조건으로 4시간 동안 마모 시험을 행한 뒤 측정한 접촉 마찰 계수가 그래프로 도시되어 있다. 코팅되지 않은 드럼이나 TiN이 코딩된 드럼의 경우에는 내마모 시험 전에 비해 마찰계수가 현저히 증가하여 인가 장력의 변화에 따라 각기 0.27 내지 0.43, 0.24 내지 0.3범위의 값을 가지고 있었다. 그러나, 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 드럼의 경우의 마찰 계수는 인가 장력의 변화에 따라 0.2 내지 0.25범위의 값을 가지고 있었다.
한편, 드럼의 표면과 테이프 사이에 에어 갭이 형성되는 1500rpm에서는 마모시험 전에 모든 시편이 0.05의 매우 작은 마찰계수를 가지고 있었지만, 마모시험 후에는 코팅되지 않은 드럼은 인가 장력이 200gf에서 600gf로 증가함에 따라 0.16 내지 0.42범위의 마찰 계수 값을 가지고 있으며, TiN이 코팅된 드럼의 경우에는 0.1 내지 0.22의 마찰계수 값을 가지고 있었다. 그러나, 다이아몬드상 경질 카본 필름에 코팅된 드럼의 경우에는 마모시험 전과 거의 유사한 값을 가지고 있었다.
이는 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 드럼의 경우에는 내마모 시험에 의해서 표면의 손상이 거의 일어나지 않았음을 의미한다. 내마모 시험후 코팅되지 않은 드럼의 경우는 평면의 미세 조직이 심하게 손상되어 있었지만, 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 드럼의 경우에는 전혀 표면의 손상이 관찰되지 않았다.
실험 2: 단일 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 헤드 드럼의 실장 시험
시험 1에서의 드럼을 VTR에 장착하여 온도 40℃, 상대습도 70%에서 주행 시험을, 온도 30℃, 상대습도 40%에서 FF(11초), REW(9초), CUE(11초), REV(8초)와 같은 조건으로 모드 변환 시험을 1000 시간 동안 반복 시행하였다.
본 실장 시험의 결과 단일 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 드럼의 표면에 많은 이물질이 부착되는 현상이 관찰되었다. 이 이물질들은 EDS 분석 결과 테이프로부터 분리된 자성 분말과 결합재임을 알 수 있었다. 이 시험에서 알 수 있는 바와 같이 높은 경도를 갖는 필름만을 코팅한 경우에는, 드럼의 보호 효과는 뛰어나지만, 테이프의 손상이 심하다는 문제가 있다.
실험 3: 서로 다른 특성의 다이아몬드상 경질 카본 필름으로 이중 코팅된 헤드 드럼의 특성 시험 및 실장 시험
먼저, 제 1도에 도시된 합성 장치(10)을 이용하여 실험 1에서와 같은 조건에서 10분간 제 1다이아몬드상 경질 카본 필름을 합성한 뒤, 직류 전원을 차단하고, 반응 압력 1 Torr, 고주파 전류 250㎃, 기판 바이어스 전압 -250V의 조건에서 10분간 제 2코팅층을 합성하여 2중막을 형성시켰다. 제 2코팅층의 경도는 1600kgf/㎟으로서 제 1코팅층의 경도인 2050kgf/㎟에 비해 낮은 값을 갖도록 했다. 내마모 시험 전후 마찰계수의 변화 정도나 마모 정도는 실험 1에서의 단일 다이아몬드상 경질 카본 필름이 코팅된 헤드 드럼의 경우와 유사하였으며, 어떠한 차이도 발견되지 않았다. 그러나, 실험 2와 같은 실장 시험의 결과, 헤드 드럼 표면에서 오염이 전혀 관찰되지 않았다. 이러한 결과는 높은 경도를 갖는 제 1코팅층의 상단에 낮은 경도의 제 2코팅층을 배치함으로써, 헤드 드럼의 내마모성은 유지하면서 테이프의 손상은 최소화시킬 수 있음을 의미한다.
따라서, 본 발명에 따른 이중의 다이아몬드상 경질 카본 필름을 헤드 드럼 표면에 코팅함으로써, VTR 작동시 테이프 손상에 따른 헤드 드럼의 성능 저하 없이 헤드 드럼의 마찰 계수를 낮추고, 내구성을 증가시킬 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 전술한 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다. 본 발명과 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 상세한 설명을 참조하여 상기 예시적인 실시예의 다양한 변경 또는 조합이 가능하다는 것을 충분히 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 이러한 변경 및 실시예들을 모두 포함하고 다음의 특허 청구 범위에 의해서만 제한된다.

Claims (12)

  1. 헤드 드럼과,
    이 헤드 드럼 상에 형성된 필름의 접착력을 증진시키기 위한 중간층과,
    이 중간층 상에 형성된 제 1다이아몬드상 경질 카본 필름, 및
    상기 제 1다이아몬드상 경질 카본 필름 상에 형성된, 상기 제 1다이아몬드상 경질 카본 필름의 경도보다 낮은 경도를 갖는 저경도의 제 2다이아몬드상 경질 카본 필름
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 특성의 다이아몬드상 경질 카본 필름으로 이중 코팅된 VTR 헤드 드럼.
  2. VTR 헤드 드럼의 내마모성을 유지하면서 테이프를 보호하기 위한 다이아몬드상 경질 카본 필름 코팅층을 헤드 드럼 상에 합성하는 방법에 있어서,
    합성을 위한 전처리 및 전이 합성을 행하는 단계와,
    제 1기판 바이어스 전압 하에서 상기 전이 합성층상에 고경도의 제 1다이아몬드상 경질 카본 필름을 합성하는 단계, 및
    상기 제 1기판 바이어스 전압 보다 낮은 제 2기판 바이어스 전압 하에서, 상기 제 1다이아몬드상 경질 카본 필름의 경도보다 낮은 저경도의 제 2다이아몬드상 경질 카본 필름을 상기 제 1필름 상에 합성하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 특성의 이중 코팅층 합성 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 저경도의 제 2필름을 형성하는 단계는,
    합성 장치의 직류 전원을 차단함으로써, 제 2기판 바이어스 전압이 저경도의 다이아몬드상 경질 카본 필름이 형성되는 기판 바이어스 전압이 되도록 상기 바이어스 전압을 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 특성의 이중 코팅층 합성 방법.
  4. 제 2항에 있어서, 상기 저경도의 제 2필름을 형성하는 단계는,
    합성 장치의 직류 전원을 차단하고 부수적으로 고주파 전원의 전압도 감소시킴으로써, 제 2기판 바이어스 전압이 저경도의 다이아몬드상 경질 카본 필름이 형성되는 기판 바이어스 전압이 되도록 상기 바이어스 전압을 낮추는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서로 다른 특성의 이중 코팅층 합성 방법.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 고경도의 제 1다이아몬드상 경질 카본 필름을 합성하는 단계는, 반응 압력 1Torr, 고주파 전류 300㎃ 및 직류 전류 119㎃, 상기 제 1기판 바이어스 전압 -550V의 조건에서 10분 동안 이루어지는 것을 특징으로 하는 서로 다른 특성의 이중 코팅층 합성 방법.
  6. 제 3항 또는 제 4항에 있어서, 상기 제 2기판 바이어스 전압은 -250V인 것을 특징으로 하는 서로 다른 특성의 이중 코팅층 합성 방법.
  7. 진공계와, 가스 공급계와, 전원 공급계 및 이 전원 공급계와 전기적으로 연결되어 있는 반응기를 포함하는 다층 필름 합성 장치에 있어서, 상기 반응기는 상기 반응기의 하단 중앙부에 배치되는 전원 전극과,
    이 전원 전극 상에 접촉되고 헤드 드럼이 적층되는 시편 지지대, 및
    적층된 헤드 드럼 표면으로부터 동일 거리만큼 떨어진 동심원 상에 배치된 원형의 접지 전극
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 장치.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 반응기는 상기 전극을 상기 반응기의 외피로부터 절연시키기 위한 절연부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 장치.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 시편 지지대는,
    상기 전원 전극과 접촉되는 전원 전극 접촉부와,
    상기 시편 지지대 내의 빈 공간에 배치되어 헤드 드럼을 평평하고 안정하게 고정시키기 위한 공간 보상용 링과,
    상기 전원 전극 접촉부와 적층된 헤드 드럼의 상부에 배치되는 양도체의 상단 캡, 및
    상기 양도체의 상단 캡 상에 배치되는 절연 캡
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 공간 보상용 링은,
    상위 헤드 드럼의 상부 표면과 그 위에 적층된 하위 헤드 드럼의 하부 표면 사이의 공간을 보상하여 헤드 드럼이 평평하게 적층 되도록 하기 위한 제 1공간 보상용 링, 및
    상기 전원 전극 접촉부와 상·하위 헤드 드럼 중 상대적으로 큰 중앙 구멍을 갖는 헤드 드럼 사이의 공간을 보상하여 헤드 드럼을 안정되게 고정시키기 위한 제 2공간 보상용 링
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 합성 장치.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 원형 접지 전극은 상기 적층된 헤드 드럼의 표면으로 부터 대략 4㎝ 떨어져 있는 것을 특징으로 하는 합성 장치.
  12. 제 7항에 있어서, 상기 원형의 접지 전극은 원형의 쉴드 형태의 접지 전극인 것을 특징으로 하는 합성 장치.
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