説明

磁気記録媒体の製造方法

【目的】スチル特性、走行耐久性の向上した金属薄膜型磁気記録媒体及びその製造方法を提供する。
【構成】非磁性基体上に、金属薄膜型磁性層、プラズマ重合硬質炭素膜および潤滑剤が積層されている磁気記録媒体において、上記プラズマ重合硬質炭素膜を酸素または酸素原子を含むガスでプラズマ処理した後、潤滑剤を塗設したことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法、及びそれにより得られた磁気記録媒体。
【効果】金属薄膜型磁性層上のプラズマ重合硬質炭素膜を酸素または酸素原子を含むガスでプラズマ処理することにより、潤滑剤の固定が十分となり、スチル特性及び走行耐久性が著しく向上すると共に、変換もすぐれた磁気記録媒体が得られる。

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は金属性薄膜型磁性層を有する磁気記録媒体、特に蒸着型ビデオテープの保護層(プラズマ重合硬質炭素膜)の表面を改質する製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】金属薄膜型磁性層を有する磁気記録媒体は、いわゆる磁性塗料を塗布して得られる塗布型磁気記録媒体とは異なり、磁性材料の充填密度が高く、電磁変換特性に優れるため高密度記録に適しており、種々の磁気記録媒体が提案され、実用に供されている。
【0003】それら提案されている磁気記録媒体としては、例えば、「非磁性材料の基体上に形成された強磁性体金属の記録膜と、前記記録膜上に形成された高硬度炭素膜と、前記高硬度炭素膜の表面に形成された有機物膜を有し、上記有機物質は分子末端に炭素数が8以上の脂肪族アルキル基と、カルボキシル基、メルカブト基、炭素数が3以上のフロロアルキル基から選ばれた1種又は2種の基とを含むことを特徴とする磁気記録媒体。」(特公平6−1549号公報)、「非磁性支持体上に形成された強磁性金属薄膜と、上記強磁性金属薄膜上に形成された硬質炭素膜と、アンモニアガス導入下でのグロー放電処理にて、上記硬質炭素膜を表面処理した後に形成された含フッ素カルボン酸を含む潤滑剤層からなる磁気記録媒体。」(特公平2−126418号公報)、「非磁性基板上に、直接もしくは下地層を介して強磁性金属薄膜からなる磁気記録層を形成し該磁気記録層上に硬質保護膜を設け、さらに該硬質保護膜上に潤滑剤層を形成した金属薄膜型の磁気記録媒体において、上記保護膜の表面にエッチングガスのイオンを含有する硬質化層を形成させ、該硬質化層上に潤滑剤層を設けたことを特徴とする磁気記録媒体。」(特公平2−177120号公報)等が挙げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このような金属薄膜型磁性層を有する磁気記録媒体は、磁性金属を直接基体の上に成膜する関係上、平滑なため摩擦が高く、磁性層の耐摩耗性が低い、耐食性が悪い等の問題があり、そのような問題点を改善するために前記の提案がなされたものであるが、これらの提案されたものでも、まだ十分なものとは云えないものであった。即ち、前記の特公平6−1549号公報に記載の磁気記録媒体では磁性金属薄膜上に高硬度炭素膜を設け、潤滑剤(有機物)を塗布するものであるが、潤滑剤を炭素膜上に直接塗布するものであるため、該潤滑剤の炭素膜に対する固定が十分でなく走行耐久性が劣り、同様に前記特開平2−126418号公報記載の磁気記録媒体はアンモニアガス導入下で硬質炭素膜のグロー放電処理を行ない、潤滑剤の固定を促すものであるが、炭素膜の表面処理が十分に行われないために膜の接触角が低下せず、潤滑剤の固定が十分でなく、走行耐久性が十分でない。さらに、前記特開平2−177120号公報記載の磁気記録媒体は、エッチング性のガスを用いて硬質保護膜を改質するものであるが、エッチング性のガスでは、該保護膜に対するダメージが大きすぎるために潤滑剤の固定には機能するが処理が強磁性金属薄膜にまで及ぶため磁性材料の耐食性が低下してしまう。それ故、金属薄膜型磁気記録媒体において、潤滑剤の固定が十分に行なわれ、摩擦が低く、スチル寿命の長い、走行耐久性及び耐食性に優れた信頼性の高い磁気記録媒体及びその製造方法が望まれるところである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の課題について鋭意研究の結果、磁性層上に設けられたプラズマ重合硬質炭素膜を酸素又は酸素原子を含むガスでプラズマ処理し、ついで潤滑剤を設けることにより、該課題が一挙に解決できることを見出し、本発明に到達したものである。
【0006】即ち、本発明は(1)非磁性基体上に、金属薄膜型磁性層、プラズマ重合硬質炭素膜層及び潤滑剤が積層されている磁気記録媒体において、上記プラズマ重合硬質炭素膜を酸素または酸素原子を含むガスでプラズマ処理した後、潤滑剤を塗設したことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法、(2)酸素または酸素原子を含むガスでのプラズマ処理が、パワー密度が0.001〜0.1W/cm2の範囲で行なわれる前記(1)記載の磁気記録媒体の製造方法、(3)プラズマ重合硬質炭素膜が10k〜450kHzの放電周波数にて成膜されるものである前記(1)記載の磁気記録媒体の製造方法、(4)潤滑剤がR1−A−R2で表わされるフッ素系化合物を用いる(1)記載の磁気記録媒体の製造方法:〔式中、R1:CF3(CF2n−、CF3(CF2n(CH2m−、CH3(CH2l−A :COO、OR2:CF3(CF2n−、CF3(CF2n(CH2m−、CH3(CH2l−、 H但し、R1≠R2、n=7〜17、m=1〜3、l=7〜29である。〕、および(5)前記(1)、(2)、(3)又は(4)記載の製造方法によって得られた磁気記録媒体、に関する。
【0007】本発明を具体的に説明する。本発明では金属薄膜型磁性層上のプラズマ重合硬質炭素膜を酸素または酸素原子を含むガスでプラズマ処理することを特徴とするものである。このプラズマ処理は、基本的にはプラズマ重合硬質炭素膜の製造方法に準じたもので、繰出しローラ、巻取りローラ、プラズマ処理用部分円筒面状(断面部分円孤上)電極板を間隔を隔て対向して有するメインローラ等、及び必要に応じてパスローラを有するチャンバー(真空槽)において、原反(強磁性金属を蒸着し、ついでプラズマ重合硬質炭素膜を形成した基体をロール状に捲回したもの)を繰出しローラに設置後10-5Torr以上程度にまで排気したのち、酸素又は酸素原子を含むガスを電極板の下方より0.01〜1Torrになるように所定量を導入する。メインローラに対向する電極板には被処理体の走行方向に直交する方向に延在するスリットが設けられ、チャンバー内に導入された酸素又は酸素原子を含むガスを電極とメインローラーの間に導入することで処理の効率を向上できる。酸素又は酸素原子を含むガスの導入量はチャンバーの大きさにより必要に応じて適宜決定する。放電電源を周波数10k〜13.56MHzとする。放電周波数を、10kHzより低くすると異常放電が発生し、場合によっては基体にダメージが強く発生し、テープに穴が生成する。また、13.56MHzより周波数が高いと、プラズマ処理の効果が低くプラズマ重合硬質炭素膜の接触角が低下しないため潤滑剤の固定が十分に行えない。また、GHzオーダーの周波数では金属薄膜磁気記録用テープに熱負けが発生して評価に値しない。処理時の圧力は、0.01〜1Torrの範囲で適宜決定すれば良い。圧力は平均自由工程を支配するので、GAP(電極−メインローラ間隔)に合わせて適宜選択する。このような処理における基体搬送スピードなども、放電周波数、放電電力、処理時圧力、処理ガス流量などより適宜選択すれば良い。処理後のプラズマ重合硬質炭素膜水に対する接触角は、50度未満とすることが望ましく、特に10〜40度が望ましい。10度未満では、膜がエッチングされてしまい膜にダメージを与えるので、スチル特性などが劣化し、50度以上となると潤滑剤の固定が不十分となる。処理ガスである酸素または酸素原子を分子中に含むガスとして、例えば、酸素、オゾン、炭酸ガス、酸化窒素または、これらのガスを混合したガス、さらに酸素/窒素、空気、酸素/水素、などを使用することができるが酸素原子を含むガスまたは混合ガスにおいて、酸素は15mol%以上含んでいることが重要で、このような処理ガスを用いることにより処理を安定に効率よく行うことが可能となる。また本発明の処理における放電時のパワー密度は、潤滑剤の固定に影響するため酸素の場合で、1×10-3〜0.1W/cm2程度が望ましく、さらに0.01〜0.05W/cm2程度が望ましい。酸素を含むガスでは0.01〜0.1W/cm2程度が望ましく、特に0.02〜0.05W/cm2程度が望ましい。酸素の場合、パワー密度が1×10-3W/cm2以下では、接触角が50度以上となり、潤滑剤の固定が不十分となりやすく、耐久走行性が劣化する。また、0.1W/cm2を越えるパワー密度では、プラズマ重合硬質炭素膜をエッチングしてしまうために硬質炭素膜が薄膜化してしまうとともに硬質炭素膜の屈折率が変化するために、スチル、走行耐久性が劣化する。酸素を含むガスでも同様な理由による。
【0008】基体非磁性基体は、後述の蒸着工程に耐えられるものであれば何れでもよく、特に限定はない。例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリイミド、アラミド、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルフォン等が挙げられる。厚みは、テープとしての録画時間に合わせて適宜選択すればよく通常は、5〜20μmより選ばれる。
磁性層磁性材料は、Co、Fe等の純金属またはCo−Ni、Co−Fe、Co−Cu、Co−Ni−Cr、Co−Pt、Co−Pt−Cr、Co−Cr−Ta、Co−Ni−B等の合金類を使用することが可能でCoまたはCo合金が望ましい。通常は、非磁性基体上にこのような磁性材料を直接または非磁性基体上にNiを蒸着した後、蒸着して磁性層を形成する。磁性層の蒸着は、蒸着用チャンバー内を10-6Torr程度にまで排気した後、磁性材料を電子銃にて溶解し、磁性材料全体が溶解した時点で非磁性基体を冷却したメインローラに沿って走行させてメインローラ部にて蒸着を始める。このときに磁気特性を制御するために、酸素、オゾン、亜酸化窒素から選ばれる酸化性ガスを磁性層へ導入する。
プラズマ重合硬質炭素膜層プラズマ重合硬質炭素膜層は、繰出しローラ、巻取りローラ、プラズマ重合用部分円筒面状(断面部分円孤上)電極板を間隔を隔て対向して有するメインローラ等、及び必要に応じてパスローラを有するチャンバー(真空槽)において、原反(強磁性金属を蒸着した基体をロール状に捲回したもの)を繰出しローラに設置後10-5Torr以上にまで排気したのち炭化水素ガスと添加ガスを反応圧力として、1〜10-2Torrになるように所定量を導入する。導入量は、チャンバーの大きさに依存するので必要に応じて適宜決定する。炭化水素ガスとしては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、ペンタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、ノナン、エチレン、プロピレン、アセチレン、メチルアセチレン、トルエンより選択され、1種または2種以上を混合して用いる。添加ガスとしては、水素、ネオン、ヘリウム、アルゴン、酸素、窒素等が挙げられ、その添加比率は炭化水素量に対し、添加ガス/炭化水素比で1〜0.01程度とする。特に、0.1〜0.05が良い。炭化水素に対し、添加ガス量が多すぎると成膜速度が低下し、少なすぎると膜が緻密にならない。放電電源は、10kHz〜450kHzの周波数が望ましく、特に50kから200kHzが望ましい。10kHzより周波数が長いと長時間の運転が困難になる。また、450kHzより波長が短いと膜が緻密にならない。このようなプラズマ重合硬質炭素膜はその屈折率として1.9以上でさらに2.0から2.25程度になるように、放電周波数、反応圧力、反応ガス流量を制御することが望ましい。
【0009】潤滑剤潤滑剤としては従来用いられている潤滑剤でよいが、フッ素を含む潤滑剤が好ましい。該フッ素を含む潤滑剤は基本構造としては、R1−A−R2で表わされるものであり、R1:CF3(CF2n−、CF3(CF2n(CH2m−、CH3(CH2l−A :COO、OR2:CF3(CF2n−、CF3(CF2n(CH2m−、CH3(CH2l−、 H但し、R1≠R2n=7〜17、m=1〜3、l=7〜30を満足するものが望ましい。更に、R1、R2は直鎖であると潤滑効果が大きい。nが8より小さいと撥水効果が低く、また、17より大きいと潤滑剤と非磁性基体あるいはバックコート層とのブロッキング現象がおこり、摩擦が低くならない。lについてもnと同様である。さらにこのような潤滑剤を2種以上混合しても良い。具体例として、1.CF3(CF27COO(CH27CH32.CF3(CF29COO(CH27CH33.CF3(CF211COO(CH27CH34.CF3(CF213COO(CH27CH35.CF3(CF215COO(CH27CH36.CF3(CF217COO(CH27CH37.CF3(CF27COO(CH29CH38.CF3(CF27COO(CH211CH39.CF3(CF27COO(CH213CH310.CF3(CF27COO(CH215CH311.CF3(CF27COO(CH217CH312.CF3(CF27COO(CH219CH313.CF3(CF27COO(CH221CH314.CF3(CF27COO(CH223CH315.CF3(CF27COO(CH225CH316.CF3(CF27COO(CH227CH317.CF3(CF27COO(CH229CH318.CF3(CF27CH2COO(CH27CH319.CF3(CF27(CH22COO(CH27CH320.CF3(CF27(CH23COO(CH27CH321.CH3(CH27COOCH2(CF2)CF322.CH3(CH27COO(CH22(CF27CF323.CH3(CH27COO(CH23(CF27CF324.CH3(CH27COO(CH22(CF29CF325.CH3(CH27COO(CH22(CF211CF326.CH3(CH27COO(CH22(CF215CF327.CH3(CH27COO(CH22(CF217CF328.CH3(CH29COO(CH22(CF27CF329.CH3(CH211COO(CH22(CF27CF330.CH3(CH213COO(CH22(CF27CF331.CH3(CH215COO(CH22(CF27CF332.CH3(CH217COO(CH22(CF27CF333.CH3(CH219COO(CH22(CF27CF334.CH3(CH221COO(CH22(CF27CF335.CH3(CH223COO(CH22(CF27CF336.CH3(CH225COO(CH22(CF27CF337.CH3(CH227COO(CH22(CF27CF338.CH3(CH229COO(CH22(CF27CF339.CH3(CH27COO(CH22(CF27CF340.CF3(CF27COOH41.CF3(CF29COOH42.CF3(CF211COOH及び1〜39までのエーテル化合物等が挙げられる。また磁性層と反対側にバックコート層を設けても良い。バックコート層の塗料組成はこの種磁気記録媒体に用いられるいづれのものも使用できる。
【0010】
【作用】プラズマ重合硬質炭素膜を酸素または酸素原子を含むガスでプラズマ処理することにより、潤滑剤の固定が十分となり、スチル特性及び走行耐久性が向上する。
【0011】
【実施例】以下に実施例により本発明を具体的に説明する。なお、磁気記録媒体の特性は以下の方法で測定した。
膜厚、屈折率Siウエハ上に同一条件で成膜されたプラズマ重合硬質炭素膜の膜厚、屈折率を溝尻工学社製エリプソメーターにて測定した。
接触角水に対する接触角は協和界面化学社製接触角計にて測定した。
耐久摩擦抱き角90度のピン摩擦試験器での200PASS目の摩擦係数を測定した。ピンは3mmφで表面性0.2SのSUS304を使用した。
スチル特性ソニー社製ビデオデッキS1500にて7MHzの信号を記録して、スチルモードにて出力が初期より1dB落ちるまでの時間(hr)を測定した。3つの環境にて測定した。
耐久走行性ソニー社製S1500デッキにて7MHzの信号を全長(120分)記録して、繰り返し再生出力が初期より6dB落ちるまでのパス回数を測定した。この測定を3つの環境にて測定した。ここで、3つの環境とは、0℃、20℃60%RH、40℃80%RHをいう。
耐食性80℃90%RH雰囲気に1週間保存して、飽和磁束密度(Bm)をVSM(Vibrating Sample Magnetmeter)(東英工業社製)にて測定し、次式にて低下率を求めた。
耐食性(%)=(保存前Bm−保存後Bm)/保存前Bm×100(%)
電磁変換特性ソニー社製ビデオデッキS1500にて7MHzの信号を記録再生して測定した。またリファレンス(OdB)としてティーディーケイ社製市販Hi8−MEテープ(P6−120)を用いた。
【0012】実施例1〜43、比較例1〜156ミクロンPETフィルム上にCoに酸素を導入しながら、各層1000Åの膜厚で電子銃による蒸着により2層成膜し磁性層を形成した。磁性層の上にエチレンとAr(流量比2:1)を導入して、表1に示す放電周波数をそれぞれ印加してプラズマ重合硬質炭素膜を成膜した。該硬質炭素膜の表面に表1に示す放電周波数をそれぞれ印加して酸素又は酸素原子を含むガスにてプラズマ処理を行った。パワー密度は表1のもの(W/cm2)とした。表2に示す潤滑剤T1〜T19をリバース塗布法にて塗布し、磁性層の設けられていない側にバックコート層を設けたのち8mm幅にスリットしてサンプルとした。得られた磁気記録媒体の特性を表1−1〜表1−2に示す。プラズマ重合硬質炭素膜は、表と同一条件にてSiウエハ上にも成膜して膜厚などを求めた。なお、バックコート層の組成は以下の通りであった。(数字は重量部を示す。)カーボンブラック(粒径 80nm) 75 同 上 (粒径 20nm) 25α−Fe23 3塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体 40ポリウレタン樹脂 60メチルエチルケトン 800シクロヘキサノン 480トルエン 320ポリイソシアネート(固形分50%) 40
【0013】
【表1−1】


【0014】
【表1−2】


【0015】
【表2】


【0016】表1に示す通り、金属薄膜型磁性層上のプラズマ重合硬質炭素膜を酸素または酸素原子を含むガスでプラズマ処理したものは走行耐久性が優れ、酸素または酸素原子を含むガスでのプラズマ処理をパワー密度が0.001〜0.1W/cm2で行なうときはスチル特性及び走行耐久性が向上することがわかる。又プラズマ重合硬質炭素膜の形成に放電周波数を10kHz〜450kHzの範囲内で行なうとき、スチル特性及び走行耐久性が向上することがわかる。
【0017】
【発明の効果】非磁性基体上に、金属薄膜型磁性層、プラズマ重合硬質炭素膜および潤滑剤が積層されている磁気記録媒体において、該プラズマ重合硬質炭素膜を酸素または酸素原子を含むガスでプラズマ処理することにより、潤滑剤の固定が十分となり、スチル特性及び走行耐久性が著しく向上すると共に、電磁変換特性もすぐれた磁気記録媒体が得られる。

【特許請求の範囲】
【請求項1】非磁性基体上に、金属薄膜型磁性層、プラズマ重合硬質炭素膜層及び潤滑剤が積層されている磁気記録媒体において、上記プラズマ重合硬質炭素膜を酸素または酸素原子を含むガスでプラズマ処理した後、潤滑剤を塗設したことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項2】酸素または酸素原子を含むガスでのプラズマ処理が、パワー密度0.001〜0.1W/cm2の範囲で行なわれる請求項1記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項3】プラズマ重合硬質炭素膜が10k〜450kHzの放電周波数にて成膜されるものである請求項1の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項4】潤滑剤がR1−A−R2で表わされるフッ素系化合物を用いる請求項1記載の磁気記録媒体の製造方法。〔式中、R1:CF3(CF2n−、CF3(CF2n(CH2m−、CH3(CH2l−A :COO、OR2:CF3(CF2n−、CF3(CF2n(CH2m−、CH3(CH2l−、 H但し、R1≠R2、n=7〜17、m=1〜3、l=7〜29である。〕
【請求項5】請求項1、2、3又は4の製造方法によって得られた磁気記録媒体。