JPH0217848B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、真空蒸着法、スパツタ法、イオンプ
レーテイング法等のPVD法（物理蒸着法）によ
る磁気記録媒体の製造方法に関するものであり、
詳しくは有機高分子フイルムを支持体となし、表
面に粗大な凹凸がなく良好な耐久性、耐摩耗性を
有する磁気記録媒体の製造方法を提供するもので
ある。

従来の針状酸化鉄粉末をバインダー樹脂中に分
散せしめた磁気記録層を有する磁気記録媒体（以
下“媒体”という。）にかわり、前述のPVD法に
よる強磁性薄膜を非磁性支持体上に形成せしめた
金属薄膜型の媒体が種々提案されている。特に近
年に至り、従来の長手（面内）磁化を用いる磁気
記録方式にかわり、原理的に高密度記録の可能な
方式として垂直磁化を用いる磁気記録方式が提案
され注目されている（「日経エレクトロニクス」
1978年８月７日号、No.192参照）。この垂直磁化方
式の媒体としてはスパツタ法で作製されるhcp結
晶構造でＣ軸が支持体表面の法線に配向した厚さ
0.2〜2.0μｍのCo―Cr合金膜を磁気記録層とした
もの（電子通信学会研究会MR78―４参照）、更
には記録感度と再生出力を増大さす目的で支持体
の有機高分子フイルムと前述のCo―Cr合金膜の
垂直異方性膜との間に軟磁性体層を設けたものが
知られている（「サイエンス」1980年１月号参
照）。そして、このような媒体と垂直方向の磁界
を発生する垂直ヘツドとの組合せによりより一層
の高密度記録が可能といわれている。

ところで、上記の如き金属薄膜型の媒体を大量
生産する方法として、第１図に示すような巻取式
蒸着装置が一般に使用される。図の７は真空槽、
１は支持体となるポリエステル等のフイルム、２
は該フイルムの送り出しロール、３は巻取りロー
ルである。図の４は温度制御可能な回転する円筒
状のキヤンであり、フイルム１はロール２から順
次送り出されキヤン４に密着しつつ膜形成域を移
動しこの間に磁性膜が形成されることになる。な
お、図の５は蒸発装置、６は蒸着物質の蒸気流で
ある。

上述の従来方式においては膜形成時にフイルム
に入射する熱（例えば輻射熱、電子衝撃、潜熱
等）をキヤンに吸収することが可能であり高堆積
速度で媒体を製造できるという利点を有するもの
の、媒体に数μｍ〜数百μｍの粗大な凹凸が形成
される為に媒体と磁気ヘツドを接触させながら走
行さすと信号が欠落する、ヘツドが欠ける、及び
媒体にキズが生じ媒体の磁性金属薄膜が剥離し摩
耗が著しく進行するという媒体としては致命的な
欠点が発生することがわかつた。本発明者らはキ
ヤンの表面粗度、フイルムの表面粗度及び作業雰
囲気の塵埃濃度等を変えることにより、かかる凹
凸の発生原因を種々検討した結果、その原因はキ
ヤン表面の凹凸がフイルムに転写する、キヤンと
フイルムの間に混入したゴミ、ホコリ等の異物が
フイルムに転写する、フイルム表面の微小な凹凸
が加熱により強調され浮き出てくるといつたこと
が総合されたものであるとの知見を得た。従つ
て、フイルムに与えられる熱をキヤンに吸収する
時の熱の流れのミクロな不均一さがすべて凹凸の
発生原因になると考えられ、例えばフイルム内部
の物性むらやフイルムに適度な粗度を与える為に
添加するポリエステルに不溶な微細化合物（例え
ば、シリカ、カオリン等）も熱の不均一な流れの
原因となり凹凸を生じさせると考えられる。この
ような凹凸の発生は特に前述の垂直磁気記録媒体
の製造時におけるようにフイルムを高温に保持す
る必要がある時に顕著になる。第２図に特開昭57
−100627号公報のスパツタ法による垂直磁気記録
媒体作製中の支持体（フイルム）温度Ｔと得られ
たCo―Cr合金からなる垂直磁化膜の膜面に垂直
な方向に測定した保磁力Hc（ｖ）との関係を示し
たが、必要と思われる保磁力Hc（ｖ）の値500Oe
（エルステツド）以上を得るには170℃以上のフイ
ルム温度が必要であることが判明した。このよう
にポリエステルフイルムのガラス転移温度をはる
かに超える条件下で膜作製する時には背面にキヤ
ンを接触させた状態では凹凸の発生は防ぎ得な
い。

本発明はかかる現状に鑑みなされたもので、廉
価で高性能な高耐久性を有する金属薄膜型の磁気
記録媒体を製造できる製造法を提供するものであ
り、特に垂直磁気記録媒体の製造に有用なもので
ある。

すなわち、本発明は、有機高分子フイルムを支
持体とし、該有機高分子フイルム上にPVD法に
より形成した金属薄膜の磁気記録層を有する磁気
記録媒体の製造法において、前記有機高分子フイ
ルムを空中に収縮しないように全方向に拘束保持
しつつ前記磁気記録層を形成することを特徴とす
る磁気記録媒体の製造法である。

以下に本発明を詳細に述べる。

本発明は従来方法の如くフイルムに与えられる
熱を熱伝導により吸収するのではなく、フイルム
面を何物にも接触しないように空中に保持し加熱
されたフイルムよりの熱輻射のみで放散させ前述
の凹凸の発生を防止するものである。しかし、テ
ープやフレキシブルデイスクを目的とした有機高
分子フイルムの支持体を空中に保持して膜形成し
た場合、以下の別の問題があることが判明した。
すなわち、有機高分子フイルム、例えばポリエス
テルフイルムは加熱により数％〜数十％収縮する
が膜作製中に収縮が生じると、得られた金属薄膜
にひび割れが生じる、収縮率の異方性の為にしわ
が寄るといつた不都合が生じることが判明した。
これに対して、本発明においては、膜作製中に支
持体であるフイルムを収縮しないように全方向に
拘束保持することにより解決したのである。従つ
て、拘束保持の条件としては金属膜にひび割れが
発生せず、媒体にしわが発生しない条件であれば
良く、数％以下の収縮や膨張の発生は実用上許容
できる。

次に上述の拘束保持の為の手段を説明する。第
３図はフレキシブルデイスク等の板状媒体の生産
に適した拘束保持手段１０で、１組のリング状の
金属枠体１１，１２よりなり、一方の金属枠体１
１には嵌合突起１１ａを、他方の金属枠体１２に
は嵌合溝１２ａを夫々の保持面に設け、膜形成す
る支持体１の周辺を金属枠体１１，１２により挾
持するようにしたものである。第４図は特開昭57
−100627号公報に開示された対向ターゲツト式ス
パツタ装置２０に上述の枠体型の拘束保持手段１
０を適用したもので、拘束保持手段１０をモータ
ー２５により所定速度で回転する支持脚２４に取
付けてある。なお、図でT₁，T₂はターゲツト、
M₁，M₂はターゲツトT₁，T₂間に垂直方向の磁
界を発生させる磁石、H₁，H₂はターゲツトホル
ダー、S₁，S₂はシールドリング、２１は真空槽、
２２は排気系、２３は給気系で、支持体の保持手
段を除いて特開昭57−100627号公報開示のものと
同じでありその詳細説明は省略する。両図から明
らかのように支持体１は金属枠体１１，１２によ
りその全周が拘束保持されており、且つその膜形
成面が何物にも接触することなく空中に保持され
る。そして所定速度で回転されつつ膜形成がなさ
れる。なお、中空の金属枠体１１，１２は円形を
示したが、応力集中がない点から円形状に近いこ
とが好ましく、６角形以上の多角形でもよい。

ところで、支持体１が長尺のフイルムの場合に
は、第３図の金属枠体に代えて、第５図に示す連
続型の拘束保持手段３０が使用できる。これはフ
イルムの２軸延伸で公知のテンター機構を利用し
たもので、支持体１の巾に対応した所定の間隔で
布設された図示省略した一対のレールと、該レー
ル上を支持体１の移送速度で駆動される無端ベル
ト３１と、該ベルト３１に所定間隔で取着された
媒体２０の両側端部を把持する自動クリツプ３２
とから構成される。従つて、支持体（フイルム）
１はクリツプ３２の把持によりその両側端を拘束
され且つ移送方向に巻戻し装置３３と巻取り装置
３４とで拘束されつつ移送されるので、フイルム
１は全方向に収縮が発生しないように拘束保持さ
れる。と同時に、膜形成中のフイルム１の表裏面
は何物にも接触しないように空中に保持される。
なお、図の３５，３６は駆動プーリー、３７，３
８は案内ローラー、その他は第４図と同じであ
る。

ところで、本発明では有機高分子フイルムを支
持体としているが、かかるフイルムとしてはポリ
イミドフイルム、ポリアミドフイルム、ポリスル
フオンフイルム、ポリエステルフイルム等を挙げ
ることができるが、好ましくはコストを低減でき
るポリエステルフイルムがよい。かかるポリエス
テルフイルムとしては、例えばポリエチレンテレ
フタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポ
リエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタ
レート等があり、これらはホモポリマーのみなら
ず互いの共重合物であつても、他の樹脂との混合
物であつてもよい。しかしながら、より好ましく
は機械的強度、寸法安定性、表面平滑性、加工の
し易さ、耐熱性、廉価である事等の総合的特性に
すぐれたポリエチレンテレフタレート（PET）
又はポリエチレンナフタレート（PEN）を用い
るのが良い。また言うまでもないが、ここにいう
PHT，PENは繰り返し単位の85％以上がそれぞ
れエチレンテレフタレート又はエチレンナフタレ
ートであればよく、残りが他の成分であるような
共重合ポリマーでもよい。また、表面性、接着性
の改良の為に他の樹脂や無機層を薄く積層したも
のでもよい。該フイルムの厚さは特に限定しない
が通常５〜75μｍ程度の厚さのものが用いられ
る。なお、150μｍ以上の厚さのフイルムでは熱
移動の不均一さが緩和され、又キヤンの凹凸の転
写等が小さくなり本発明の効果が小さくなること
も判明している。

また、本発明はPVD法により形成された0.05μ
ｍ〜5μｍの強磁性金属薄膜を磁気記録層とした
磁気記録媒体にすべて適用できるが、特に前述し
た通り膜作製中のフイルム温度が170℃以上の高
温とする必要がある垂直磁気記録媒体には大きな
効果がある。なお、垂直磁気記録媒体としては
Coと10〜25at％のCrよりなる垂直方向に磁化容
易軸を有するCo―Cr合金膜のみを有するもの、
Co―Cr合金膜の下にNi―Fe等の軟磁性金属膜か
らなる磁束収集層を有するもの、あるいはこれら
の垂直磁気記録層を支持体フイルムの両面に設け
たもの等全て含まれる。そして、本発明は以上の
すべての金属薄膜の形成に適用され得る。

なお、本発明にいうPVD法とは真空蒸着、ス
パツタ、イオンプレーテイング等の如く金属を一
旦中性若しくはイオン状の原子、分子、クラスタ
ー粒子等の気体状態となした後に支持体に堆積せ
しめる薄膜形成法をいう。特に、特開昭57−
100627号公報等に開示の対向ターゲツト式スパツ
タ法は膜形成速度を低下させることなく本発明が
適用でき大きな効果が得られる。

また、本発明の他の効果としては、ポリエステ
ルフイルム中に含まれるモノマー成分や低重合物
の表面への析出を防止できる点にある。すなわ
ち、第１図のような構成においては高温のキヤン
とフイルムを接触さすことによりフイルムを加熱
するが、キンとフイルムとの接触時間は膜形成時
間より長くフイルムは比較的長時間高温にさらさ
れることになる。PETフイルムにおいては120℃
以上の加熱状態においてはモノマー、オリゴマー
の析出が大きくなり、金属膜の結晶性の低下や、
析出オリゴマーの表面での結晶化の為に表面平滑
性が損われるという不都合が生じる。しかしなが
ら本発明による製造法においてはフイルムの加熱
は金属粒子の付着過程においてのみ行われること
になるので、不必要に長時間高温状態にフイルム
を晒すことがなく、また所定のフイルム温度に到
達する以前にすでに金属膜の形成が開始される為
にモノマー、オリゴマーの析出を防止できること
になる。第６図に本発明の方式による膜作製中の
フイルム温度を示した。横軸は時間ｔ（秒）であ
り、縦軸はフイルム温度Ｔ（℃）である。なお本
データーは特開昭57−100627号公報開示の対向タ
ーゲツト式スパツタ法により垂直磁気記録媒体の
Co―Cr合金膜を910Å／分の堆積速度で75μｍ厚
さのPETフイルムに0.6μｍ堆積させた時のフイル
ム温度である。平衡温度は約180℃であり、これ
は入射熱量と熱輻射で放散される熱量がつり合つ
た温度である。この例のように、本発明による方
式においてはフイルムはきわめて短時間に所定の
温度に到達し、さらにフイルムが高温になる以前
に金属膜の形成が開始されることになりモノマ
ー、オリゴマーの析出は問題とならなかつた。

以下に実施例を述べる。

〔実施例〕

前述した第４図の対向ターゲツト式スパツタ装
置によりパーマロイよりなる磁束収集層とCo―
Cr合金膜よりなる磁気記録層とからなる垂直磁
気記録層を有する垂直磁気記録媒体を以下のよう
に作成した。

用いたフイルムは75μｍ厚さの２軸延伸ポリエ
チレンテレフタレート（PET）のフイルムであ
り、表面粗さは中心線平均粗さ（JIS，B0601参
照）で0.006μｍのものである。以上のフイルムを
第３図に示したSUS製180mm直径の円形の金枠に
固定し、前記対向ターゲツトスパツタ装置２０に
セツトし、40rpmの速度で回転させながら両面に
それぞれ0.6μｍ厚さのNi―Fe膜（Ni：80wt％）
と0.6μｍ厚さのCo―Cr膜（Cr：16wt％）を順次
積層し、前述の垂直磁気記録媒体を作製した。膜
作製は1.0PaのArガス中、平均堆積速度630Å／
分で行つた。得られたCo―Cr合金膜の垂直方向
に測定した保磁力Hc（ｖ）は580Oeであつた。以
上により得られた媒体を試料１とする。

比較の為に以下の試料２，３を作製した。

試料２：試料１と同じPETフイルムを用い、
前記対向ターゲツト式スパツタ装置で拘束保持手
段１０に代えて第７図のホルダー４０を用い前記
と同じ構成の垂直磁気記録媒体を作製した。使用
したホルダー４０はSUS製、200mm角、400mmＲ
の曲率を有し、表面粗さは0.1Sのものを用いた。
以上の角型ホルダー４０にフイルムを取り付け鍔
部４１により２方向のみ固定（第７図照参、固定
治具は図示省略した）し、ホルダー４０の中央部
を回転軸とし、回転させながら試料１と同条件で
膜作製した。なお、ホルダー４０の背面よりハロ
ゲンランプで加熱しホルダー温度を約150℃にし
た。得られたCo―Cr合金膜の保持力Hc（ｖ）は
340Oeであつた。

試験３：試料１と同じPETフイルムを用い、
第１図の装置において蒸発装置５に代えてマグネ
トロンスパツタのターゲツトを設けたマグネトロ
ンスパツタ装置により、350mm直径の180℃にコン
トロールした0.6Sの表面性を有するSUS製のキヤ
ン（第１図の４）上を６cm／分で連続的に移動さ
せながら、前記と同じ構成の垂直磁気記録媒体を
作製した。膜作製は1.0PaのArガス中、平均堆積
速度2400Å／分で行つた。得られた媒体のCo―
Cr合金膜の保磁力Hc（ｖ）は約400Oeであつた。

以上の試料１〜３を、いずれも約５インチ直径
のフレキシブルデイスク形状に打抜き、潤滑剤
（モンテジソン社製商品名フオンブリンＹ：
FOMBLIN Ｙ）を塗布後フレキシブルデイス
ク装置に装着し耐久性を調べた。耐久性のテスト
は補助磁極励磁型垂直ヘツドを用い、走行速度
1.88ｍ／秒、200BPIの記録密度でNRZI，All―
１信号の飽和記録後の再生出力の低下を調べた。
なお、垂直ヘツドの主磁極はパーマロイ膜をガラ
スセラミツクではさみ込んだ構造であり、用いた
パーマロイ膜はトラツク巾1.5mm、厚さ1.5μｍで
保磁力0.3Oeのものである。

結果を第８図に示した。横軸はテスト経過時間
ｔ（時間）であり、縦軸は再生出力Voで初期出力
を1.0とした時の比較値である。図中〇印は試例
１（Sample １）の結果であり20時間（43万回パ
ス）経過後も出力の低下は認められなかつた。△
印は試料２の結果であり５時間後にはまつたく出
力は観察できなかつた。図中↓印は出力が出なく
なつた点を示す。□印は試料３の結果である。

以上の結果が示すように試料２，３に比べ試料
１は格段に良好な耐久性を示した。なお、試料１
〜３のフレキシブルデイスクにカールは認められ
なかつた。試料２，３には表面に目視可能な小さ
な凹凸が多数認められ、さらにオリゴマーの析出
も光学顕微鏡観察により認められた。試料２，３
の耐久性の悪さはこのような微小な凸部に原因す
ることが判明した。なお、再生出力の低下の挙動
を見ると、膜の摩耗は突然に生じることがわか
る。すなわち、いつたんこのような凸部で膜が剥
離、摩耗すると、急に膜の破壊が進行することが
推測された。

以上に述べたように、本発明の製造法によれ
ば、実用に供し得る耐久性に優れた媒体が得られ
るのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は巻取式蒸着装置の構成図、第２図は垂
直磁気記録媒体のCo―Cr合金膜の垂直方向保磁
力Hc（ｖ）とフイルム温度Ｔの関係を示すグラ
フ、第３図ａ，ｂ，ｃは枠型の拘束保持手段の平
面図、及びそのＡ―A′，Ａ―A″断面図、第４図
は該拘束保持手段を設けた対向ターゲツト式スパ
ツタ装置の構成図、第５図は連続式の拘束保持手
段を設けた対向ターゲツト式スパツタ装置の構成
図、第６図はCo―Cr合金膜作製中のフイルム温
度変化を示すグラフ、第７図は実施例に使用した
ホルダーの斜視図、第８図は耐久テストの結果を
示すグラフである。 １：支持体であるフイルム、４：キヤン、５：
蒸発装置、１０：枠型の拘束保持手段、２０：対
向ターゲツト式スパツタ装置、３０：連続式の拘
束保持手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 有機高分子フイルムを支持体とし、該有機高
   分子フイルム上にPVD法により形成した金属薄
   膜の磁気記録層を有する磁気記録媒体の製造法に
   おいて、前記有機高分子フイルムを空中に収縮し
   ないように全方向に拘束保持しつつ、前記磁気記
   録層を形成することを特徴とする磁気記録媒体の
   製造法。 ２ 前記PVD法が対向ターゲツト式スパツタ法
   である特許請求の範囲第１項記載の磁気記録媒体
   の製造法。 ３ 前記磁気記録層が垂直異方性を有する垂直磁
   気記録層である特許請求の範囲第１項若しくは第
   ２項記載の磁気記録媒体の製造法。 ４ 前記高分子フイルムがポリエステルフイルム
   である特許請求の範囲第１項、第２項若しくは第
   ３項記載の磁気記録媒体の製造法。 ５ 前記高分子フイルムを中空の枠体によりその
   周囲を拘束保持する特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項若しくは第４項記載の磁気記録媒体の
   製造法。 ６ 前記高分子フイルムが長尺体であり、連続移
   送しつつ膜形成する特許請求の範囲第１項、第２
   項、第３項若しくは第４項記載の磁気記録媒体の
   製造法。