JPS5968819A - 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１ては
低摩擦、走行安定性、耐久性、防錆性等の目的で表面を
プラズマ窒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ｒ　−Ｆｅ２０．．１−　Ｆｅ１０４
、ＣＯ含含浸−Ｆｅ２０．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、Ｆｅ５Ｃｏ、　Ｎｉ、　Ｆｅ−’Ｃｏ、Ｃｏ
　−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃ。

−Ｎｉ、Ｆｅ−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
膜とかスノぐツタ薄膜を磁性層とする磁気記録媒体が実
用化さｂ、脚光をあびつ６つある０ 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Ｎ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０
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、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
一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
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１
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
ズマ窒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０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、プラズマ窒化は
気相系反応であるため、表面近傍が均一に窒化されるこ
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、プラズマ窒化法は
高速での連続生成が可能であるため、磁気記録媒体製造
工程に各章に組み込むことができ、その生産性を阻害し
ない。

プラズマ窒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、Ａｒ５Ｈｅ〜Ｈ２ＳＮ２等のキャリ
ヤーガスの放電プラズマと窒素、アンモニアガスなどの
含窒素ガスとの混合体、または窒素、アンモニア等の含
窒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窒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
べ分子距離が非常圧大きいため、電界加速を受け５〜１
０ｅＶの運動エネルギー（電子温度）を獲得するＯ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
状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（を子温度）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加酸的化学
反応を進めうる状況を創出しておりＸ本発明はこの状況
を利用して基体表面をプラズマ窒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
くなしＸ□ プラズマにより磁気記録媒体表面を窒化させる装置例が
第１図および第２図に示しである０第１図は高周波放電
によるプラズマ窒化装置であり、そして第２図はマイク
ロ波放電によるプラズマ窒化装置である。

第１図において、反応容器Ｒには、窒化ガス源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を経て供給される窒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。窒
化ガスは反応容器においてプラズマ窒化のための原料と
なるもノテ、本発明においては窒素、アンモニアなどの
含窒素ガスから選択される。キャリヤーガスとしては、
Ａｒ、　Ｈｅ、　Ｎ２、Ｎ３等から適宜選択される。窒
素ガスは１〜１ｏｏｍ４／分そしてキャリヤーガスは５
０〜５００１ｎＶ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
の後窒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〜ｉ　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
体がプラズマ窒化される。

第２＠はマイクロ波放電によるプラズマ窒化装置を示す
。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、反応界ｉＲ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。窒化ガスは、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１
５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、プラズマ窒化された磁気記録媒体は、
表面の窒化により低摩擦性−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
体表面をプラズマ窒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Ｃｏ　８部と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、窒化ガスとして窒素を用いてプラズマ窒
化した。装置は第１図のものを使用した。プラズマ窒化
条件は次の通りとした。

窒素ガス　：　　　　１５１分 キャリヤーガス：　　　　な　　し 真空度　　・　　　０．８　Ｔｏｒｒ 高周波電源：　　　１３．５６　ＭＨｚ００Ｗ 磁気テープ走行速度二　０１ｖ勢 実施例２ １０μｍのポリエステルフィルム上ニＣｏ−Ｎ１（組成
Ｃ○９５％−Ｎｉ　５％）を原料として１０．１μｍの
厚さにスパッタした磁気テープを作成した。

まず、１０００々分の排気速度をもつ油回転ポンプ１２
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１００ＩＩＩ４／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０．５　Ｔ
ｏｒｒ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、アンモニアを３０ｍ１／分の流量
でノズル１６に供給した。磁気テープは０．５部分の速
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において窒化ガスをアンモニアとし、その条件
を次のようにした。

アンモニアガス：　　　１５ｍ！４／分キャリヤーガス
；　窒素　３０１ｎｌ／％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窒
素ガスをプラズマ化し、窒素ガスとしてアンモニアを導
入しプラズマ窒化を行なった。

キャリヤーガス：　素　素　５０ψ分 窒化ガス　　　　：アンモニア　　４０ψ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において窒素ガスの代りにアルゴンガスを２０
ψ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０．０５　ｍ／９ｆ
とし、マイクル波電力をｌ　ｋＷ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で測定して窒化層であ
ることを確認した。プラズマ窒化層の膜厚についてはＥ
ＳＣＡによる厚さ方向分析とエリプソメータにより測定
した。

窒化層の厚さを下表に示す。

窒化層が１０ＯＡを超えても、以下の性能検査で明らか
になったように窒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。窒化層は、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
。

（イ）動摩擦係数μに 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そして巻付角二〇として次式
からμｋを求める。

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。

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０ 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℃、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（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、防錆性に匣
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窒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窒化装置の概略図、第２図
はマイク四波放電プラズマ窒化装置の概略図である。 １：窒化ガス源 ２：キャリヤーガス源 ３．４：マスフレーコントローラ 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：反応容器 １５：プラズマ室

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｌｔ　金属薄膜磁気記録媒体圧おいて、表面にプラズ
   マ窒化による窒化層を有することを特徴とする磁気記録
   媒体。 （２）プラズマ窒化による窒化層がＩＡ以上、１００Ａ
   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
   。