JPH0696434A - 磁気記録媒体及び磁気記録媒体の評価方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 本発明はベアリングカーブとヒストグラムに
より磁気記録媒体の電磁変換特性やスチル耐久性を予測
する評価方法である。また、他の本発明は上記ベアリン
グカーブとヒストグラムにより表面が規制された磁気記
録媒体である。なお、非磁性支持体の表面のベアリング
カーブ５０％値が５．０〜１６．５ｎｍ且つヒストグラ
ムのピーク値が４．５〜６．５ｎｍであることが好まし
い。金属磁性薄膜は（Ｃｏ_1-X Ｎｉ_X ）_1-m Ｏ_m （但
し、０．０３≦Ｘ≦０．１０，０．１０≦ｍ≦０．３
０）なる組成のＣｏ−Ｏ系垂直磁化膜であり、この磁気
記録媒体をディジタル記録再生用に適用することが好ま
しい。 【効果】 磁気記録媒体の特性を良好に評価できる方法
となる。また、良好な電磁変換特性とスチル耐久性を有
する磁気記録媒体を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非磁性支持体上に磁性
層として金属磁性薄膜を有する所謂金属磁性薄膜型の磁
気記録媒体に関するものであり、また、磁気記録媒体の
電磁変換特性及びスチル耐久性を予測する評価方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】例えばビデオテープレコーダ（ＶＴＲ）
等の分野においては、高画質化を図るために、高密度記
録化が一層強く要求されており、これに対応する磁気記
録媒体として、金属あるいはＣｏ−Ｎｉ等の合金からな
る磁性材料をメッキや真空薄膜形成技術（真空蒸着法、
スパッタリング法、イオンプレーティング法等）により
直接非磁性支持体上に被着せしめて磁性層を形成する、
所謂金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が提案されている。

【０００３】この金属磁性薄膜型の磁気記録媒体は、保
磁力、角形比及び短波長域における電磁変換特性に優れ
るばかりでなく、磁性層の薄膜化が可能であるために記
録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さいことや、磁性
層中に非磁性材料である結合剤等を混入する必要がない
ために磁性材料の充填密度を高くできること等、数々の
利点を有している。

【０００４】このような磁気記録媒体においては、高記
録密度化に伴って磁気記録媒体のトラック密度や記録密
度の増加が図られているが、記録密度が高くなるとスペ
ーシングロスが電磁変換特性に与える影響も深刻になる
ので、その悪影響を防止するために磁気記録媒体の表面
は平滑化される傾向にある。

【０００５】一方、磁気記録媒体の表面は平滑すぎると
磁気ヘッドと媒体が吸着を引起し摩擦力が増大する。こ
のため、媒体に生じる剪断力が大きくなり、磁気記録媒
体が大きな損傷を受けてしまう。

【０００６】そこで、良好なスチル特性を確保するため
に、磁気記録媒体の表面粗さが検討され、例えば非磁性
支持体の表面に高分子性の微粒子を塗布したり、非磁性
支持体内にフィラーをある程度の密度で内添して凝集さ
せることによって非磁性支持体の表面に微小な突起を設
け、この非磁性支持体の表面からの層状作用により該非
磁性支持体上に積層形成される磁性層や保護膜等の表面
に適当な粗度を付与したものが開発されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ように非磁性支持体の表面に突起を設けることによって
電磁変換特性とスチル特性の両方の向上を図る方法で
は、スペーシングロスを抑えつつ、磁気ヘッドとの摩擦
力が小さくなるように上記突起の大きさや密度を管理す
る必要がある。

【０００８】磁気記録媒体の表面性を評価するパラメー
タとしては、通常Ｒａ（中心線平均粗さ），Ｒrms （自
乗平均粗さ），Ｒmax （最大粗さ）等が用いられてきた
が、これらには電磁変換特性や耐久性との相関関係が必
ずしもあるとはいえず、磁気記録媒体の表面性を評価す
るパラメータとしては十分なものではなかった。よっ
て、電磁変換特性やスチル耐久性に優れた磁気記録媒体
を得るには、実際に作成された磁気記録媒体の電磁変換
特性やスチル耐久性を測定して、非磁性支持体の表面突
起の大きさや密度を調整するしかなく、このため多くの
時間と労力を必要とした。

【０００９】そこで本発明は、かかる実情に鑑みて提案
されたものであり、磁気記録媒体の表面粗さを良好に管
理することによって、優れた電磁変換特性とスチル耐久
性を有する磁気記録媒体を提供することを目的とする。
また、本発明は、良好な特性を有する磁気記録媒体を提
供するために、電磁変換特性やスチル耐久性を予測でき
る評価方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の目
的を達成せんものと鋭意検討を重ねた結果、ベアリング
カーブ及びその微分曲線より得られるヒストグラムを総
合評価することによって電磁変換特性とスチル耐久性を
推測することができることを見い出し、本発明を完成す
るに至った。

【００１１】すなわち、本発明の磁気記録媒体は、非磁
性支持体上に金属磁性薄膜よりなる磁性層を有する磁気
記録媒体において、表面突起が設けられてなる非磁性支
持体の表面はベアリングカーブ５０％値及びベアリング
カーブの微分曲線より得られるヒストグラムのピーク値
により規制されたものであることを特徴とするものであ
る。

【００１２】磁気記録媒体の表面性を評価するパラメー
タとして従来用いられてきたＲａ（中心線平均粗さ），
Ｒrms （自乗平均粗さ），Ｒmax （最大粗さ）等は、電
磁変換特性やスチル耐久性との相関関係が必ずしもある
とはいえなかったが、本発明において、磁気記録媒体の
表面粗さを上記ベアリングカーブ５０％値（Ｒb ）とヒ
ストグラムのピーク値（Ｒhp）で表したところ、おおよ
その電磁変換特性とスチル耐久性を推測できることが判
った。

【００１３】そして、表面突起が設けられてなる非磁性
支持体の表面のベアリングカーブ５０％値Ｒb は５．０
ｎｍ〜１６．５ｎｍとされ、且つヒストグラムのピーク
値Ｒhpは４．５ｎｍ〜６．５ｎｍとされることが好まし
い。これにより、スペーシングロスを抑えつつ、磁気ヘ
ッドとの摩擦力を低下させることができる。これらベア
リングカーブ５０％値Ｒb とヒストグラムのピーク値Ｒ
hpのいずれか一方が上記範囲を越えると、高電磁変換特
性と良好なスチル耐久性の両方を確保することはできな
くなる。

【００１４】ここで、上記ベアリングカーブとは、上記
非磁性支持体表面に形成されてなる表面突起を中心線に
平行してある高さ位置でスライスした時の各表面突起の
断面積の総和を示すものである。図１（ａ）に示した粗
さ曲線を持つような表面突起をある高さ位置でスライス
したとき、図中ｋ，ｌ，ｍ，ｎの部分の断面積を合わせ
た（ｋ＋ｌ＋ｍ＋ｎ）なる量がベアリングカーブとして
図１（ｂ）に示される。このベアリングカーブは、縦軸
をある基準線からの高さとし、横軸を（ある高さにおけ
る各表面突起の断面積の総和）／（基準線における全表
面突起の断面積の総和）×１００ なる値とするもので
ある。

【００１５】よって、ベアリングカーブ５０％値Ｒb
は、基準線における断面積の５０％にあたる断面積を有
する高さを示している。なお、粗さ曲線をある基準線で
分けたとき、この粗さ曲線と基準線に囲まれる部分の面
積が基準線の上下で等しくなるように定めた基準線を中
心線とする。

【００１６】また、上記ヒストグラムとは、図１（ｃ）
に示すようにベアリングカーブの微分曲線であり、突起
の頻度関数である。ベアリングカーブの変化率が高い部
分がヒストグラムのピーク値Ｒhpとなる。つまり、ヒス
トグラムのピーク値Ｒhpは最も頻度の高い突起の高さを
表す。

【００１７】本発明の磁気記録媒体において、非磁性支
持体や磁性層となる金属磁性薄膜は従来公知のものがい
ずれも使用可能で、何ら限定されるものではないが、上
記磁性層となる金属磁性薄膜としては、Ｃｏ−Ｏ系垂直
磁化膜等が好適である。このＣｏ−Ｏ系垂直磁化膜にあ
っては、その金属成分がＣｏ１００％であってもよい
が、磁気ヘッドとの当たり特性を改善するためにＮｉが
少量添加されてもよい。Ｎｉの添加は、いわゆるカッピ
ングに影響を与え、カッピングの改善に役立つ。特に、
Ｎｉの添加量を３〜１０原子％とすると、カッピングの
改善効果により媒体ヘッド間のインターフェイスが改善
され、回転ドラムを用いた磁気記録システムにおいて優
れた電磁変換特性を示す。

【００１８】従って、上記Ｃｏ−Ｏ系垂直磁化膜は、 （Ｃｏ_1-X Ｎｉ_X ）_1-m Ｏ_m （但し、０．０３≦Ｘ≦０．１０，０．１０≦ｍ≦０．
３０）なる組成とすることが好ましい。

【００１９】また、このようなＣｏ−Ｏ系垂直磁化膜に
おいては、磁化容易軸の方向を膜面に対して完全な垂直
方向とするのではなく、形状磁気異方性を取り除いた、
いわゆるイントリンシック（intorinsic）な磁化容易軸
方向Ｅが、磁性層の法線方向Ｙに対して１０°〜４０°
傾くように設定されることが好ましい。即ち、磁化容易
軸方向Ｅと法線方向Ｙのなす角θ_E を１０°≦θ_E ≦４
０°の範囲に設定することが好ましい。これは、θ_E が
１０°未満であるとダイパレス比が大きくなり、逆にθ
_E が４０°を越えると垂直磁気記録の利点が失われるこ
とによる。

【００２０】このようにＣｏ−Ｏ系垂直磁化膜の磁化容
易軸方向Ｅを法線方向Ｙに対して傾けるには、例えばＣ
ｏ−Ｏ系垂直磁化膜が蒸着によって成膜される場合に
は、その蒸着の際に蒸気流の入射角の範囲を入射角制限
マスク等によって調節すればよい。

【００２１】さらに、本発明の磁気記録媒体は、入力デ
ィジタル画像信号を複数の画素データからなるブロック
単位のデータに変換してブロック化し、該ブロック化さ
れたデータをブロック単位に圧縮符号化し、該圧縮符号
化されたデータをチャンネル符号化することによって得
られるチャンネル符号化データが回転ドラムに装着され
た磁気ヘッドにより記録されるようなものに適用して好
適である。

【００２２】本発明のようにベアリングカーブとヒスト
グラムにより表面粗さを管理した磁気記録媒体は、電磁
変換特性やスチル耐久性に優れた高密度記録が可能なも
のとなるため、上述のようにディジタルＶＴＲ等に用い
て好適なものとなるのである。

【００２３】また、他の本発明は磁気記録媒体の評価方
法である。即ち、非磁性支持体上に金属磁性薄膜よりな
る磁性層を有する磁気記録媒体について、非磁性支持体
表面のベアリングカーブ及びその微分曲線より得られる
ヒストグラムを調べることにより、電磁変換特性及びス
チル耐久性を予測することを特徴とするものである。

【００２４】本発明の評価方法を上述した金属磁性薄膜
型の磁気記録媒体に適用すると、その媒体の有する電磁
変換特性とスチル耐久性を容易に予測することができる
ために優れた特性の磁気記録媒体を設計するのに大いに
役立つ。

【００２５】

【作用】非磁性支持体上に微細な表面突起を多数形成す
ることにより、この非磁性支持体上に形成される磁性層
の表面がごく微細な凹凸とされる。この時、上記磁性層
は金属性薄膜からなるので、上記表面突起が非常に微細
なサイズであっても、その形状が確実に上記磁性層の表
面に反映される。これにより、磁気ヘッドを摺接させた
際に、上記磁性層の表面は磁気ヘッドに対して多数の点
で接触するようになるので、摩擦係数が低減され、走行
耐久性が向上する。またこの時、上記表面突起を均一に
形成することにより、上記磁性層の表面と磁気ヘッド間
の距離が安定に保たれるので、スペーシングロスによる
電磁変換特性の劣化が抑えられる。

【００２６】ベアリングカーブ５０％値Ｒb とヒストグ
ラムのピーク値Ｒhpといった２つのパラメータは、媒体
の電磁変換特性及びスチル耐久性と良好な相関関係を示
す。従って、これら２つのパラメータを用いて上記非磁
性支持体の表面粗さを表すことにより、電磁変換特性と
スチル耐久性がある程度推測される。

【００２７】よって、上述のベアリングカーブ５０％値
Ｒb とヒストグラムのピーク値Ｒhpを規制してやること
によって、電磁変換特性及びスチル耐久性に優れた磁気
記録媒体を提供することができる。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を適応した具体的な実施例を実
験結果に基づいて説明する。

【００２９】先ず、Ｃｏ−Ｏ系垂直磁気記録媒体を以下
のようにして作製した。長尺状高分子フィルムとして
は、内添粒子を有しない膜厚９．０μｍのポリアミドフ
ィルムを用いた。粒径１２０ のＳｉＯ₂ 粒子をイソプ
ロピルアルコールに０．００１〜０．０１２で分散後、
結合剤となる０．０２重量％のアクリル系ポリマーを混
合させた。これを上記フィルムに塗布することにより突
起を形成した。

【００３０】次に、図２に示すような真空蒸着装置を用
いて、突起が設けられた上記フィルム上にＣｏ₉₅Ｎｉ₅
を酸素中にて蒸着させ、Ｃｏ−Ｏ系蒸着を形成した。

【００３１】この真空蒸着装置は、排気系２によって高
真空に保たれる真空チャンバ１内の略中央部に冷却キャ
ン３を配置するとともに、この冷却キャン３よりも上方
位置に巻き出しロール４及び巻き取りロール５を配置し
てなるものである。したがって、ベースフィルムＢは、
巻き出しロール４から冷却キャン３へと送り出され、冷
却キャン３に沿って走行することによってＣｏ−Ｏ系垂
直磁化膜が製膜された後、巻き取りロール５に巻き取ら
れる。

【００３２】一方、冷却キャン３の下方位置には、Ｃｏ
−Ｎｉ合金等からなる蒸発源６が対向配置されるととも
に、蒸発源６の斜め上方には電子銃７が設置され、前記
蒸発源６を電子銃７からの電子ビームの照射により加熱
して蒸発せしめるように構成されている。また、前記蒸
発源６と冷却キャン３の間には、蒸気流中に酸素を混入
し膜中に酸素を導入するための酸素導入管８が配置され
ており、任意に酸素導入ガス量を制御してベースフィル
ムＢ上に噴射し、蒸発されたＣｏ−Ｏ系垂直磁化膜中の
酸素濃度を制御できるようになされている。

【００３３】冷却キャン３の近傍には蒸発源６から飛来
する蒸気流の入射角度を規制するための一対の入射角制
限マスク９，１０が設置されている。したがって、製膜
の際の最高入射角θ₁ 及び最低入射角θ₂ は、これら入
射角制限マスク９，１０間の開口位置によって決まる。

【００３４】上述の連続巻き取り式蒸着装置を使用し
て、電磁銃加熱蒸発源よりＣｏＮｉ合金を蒸発させ、蒸
着中真空チャンバ内に酸素ガスを導入しながら連続的に
長尺状高分子フィルム上に部分的に酸化されたＣｏＮｉ
合金膜を形成し、金属薄膜型磁気テープを作製した。Ｃ
ｏＮｉ合金の蒸着入射ビームは、入射角制限マスクを設
置することにより任意に蒸着入射角の範囲を設定するこ
とができ、ここではθ₁ ＝４０°、θ₂ ＝１０°とし
た。

【００３５】このようにして作製された長尺状媒体の金
属薄膜を蒸着させた面と反対側の面には、カーボン及び
ウレタンバインダーよりなるバックコート剤を塗布し、
さらに金属薄膜を蒸着させた面には、パーフルポリエー
テルをトップコート剤として塗布した。そしてこの長尺
状媒体を８ｍｍ幅に裁断することによって、サンプルテ
ープＢを作成した。

【００３６】さらに、ベースフィルムに下塗りするポリ
マー中のＳｉＯ₂ 粒子の量を少なくした以外はサンプル
テープＢと同様にしてサンプルテープＡを、ＳｉＯ₂ 粒
子の量を多くした以外は同様にしてサンプルテープＣ〜
Ｇを作成した。

【００３７】実験１ 上述のようにして得られたサンプルテープについて、表
面粗さと特性を調べることにする。先ず、走査型電子顕
微鏡による観察と解析により２．０ｎｍ以上の突起をカ
ウントして突起密度を求めた。

【００３８】次に、ディジタル・インスツルメンツ社製
の原子間力顕微鏡により、サンプルテープの表面を観察
し、得られた情報ををオフライン処理することによって
ベアリングカーブ５０％値Ｒb とヒストグラムのピーク
値Ｒhpを解析した。原子間力顕微鏡の測定条件は以下の
通りである。 スキャンサイズ ： ６μｍ×６μｍ サンプリングポイント数 ： ４００ポイント／６μｍ
× ４００ポイント／６μｍ （計 １６０００
０ポイント） スキャンレイト ： １．０２Ｈｚ

【００３９】さらに、このサンプルテープの再生出力と
スチル耐久時間を測定することにより、電磁変換特性と
スチル耐久性を評価した。再生出力は、ソニー社製のＥ
ＶＳ−９００改造機（商品名）を用い、実走行状態で７
ＭＨｚ単一周波数の記録再生を行った時の出力で評価し
た。スチル耐久時間は、ソニー社製のＥＶ−Ｓ３５０改
造機（商品名）を用い、スチル状態でスタート時の出力
から３ｄＢ低下した時間で評価した。

【００４０】そして、サンプルテープＡ〜Ｇの突起密
度、ベアリングカーブ５０％値Ｒb 、ヒストグラムのピ
ーク値Ｒhpを表１に、これらサンプルの再生出力とスチ
ル耐久時間は表２に示す。但し、再生出力は、サンプル
テープＢの出力Ｃ／Ｎを０ｄＢとした相対値で示した。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】突起密度が小さいサンプルテープＡは電磁
変換特性には優れるがスチル耐久性に問題があり、逆に
突起密度が大きいサンプルテープＧはスチル耐久性には
優れているが電磁変換特性が劣っていることがわかる。
また、ＲｂとＲhpに着目すると、６０分以上のスチル耐
久時間を得るにはベアリングカーブ５０％値Ｒb が５．
０ｎｍ以上必要であり、出力を安定して得るためにはヒ
ストグラムのピーク値Ｒhpが８．０ｎｍ以下、ベアリン
グカーブ５０％値Ｒb が１７．０ｎｍ以下でなければな
らないことがわかる。

【００４４】実験２ 次に、同上のサンプルテープＡ〜Ｇについて、Ｒａ（中
心線平均粗さ）とＲｚ（十点平均粗さ）を測定した。上
記Ｒａ（中心線平均粗さ）とＲｚ（十点平均粗さ）の測
定には、ランクテーラーボブソン社製のタリステップ
（２次元表面粗さ）測定機を用いた。

【００４５】測定条件は以下の通りである。 スキャンサイズ（計測長） ： ０．５ｍｍ 倍率 ： 縦 １００，０００倍 、 横 ２，０００
倍 計測速度 ： ０．０２５mm／sec フィルター ： ０．３３Ｈｚ 針先 ： ０．２μｍ×０．２μｍ（正方形）

【００４６】表３にＲａ（中心線平均粗さ）とＲｚ（十
点平均粗さ）を測定した結果を示す。

【００４７】

【表３】

【００４８】測定結果を分析したところ、タリステップ
からの測定値であるＲａ（中心線平均粗さ）とＲｚ（十
点平均粗さ）は電磁変換特性やスチル耐久性とは相関関
係が見られなかった。

【００４９】ここで、Ｒａ（中心線平均粗さ）やＲｚ
（十点平均粗さ）と突起密度との関係を図３に示し、ベ
アリングカーブ５０％値Ｒb やヒストグラムのピーク値
Ｒhpと突起密度との関係を図４に示す。両図を比較する
と、ＲｂやＲhpの値は略直線上に並ぶ等、ＲａやＲｚの
値より突起密度との相関関係が強いことがわかる。

【００５０】突起密度が電磁変換特性やスチル耐久性と
どのような関係にあるのか調べるため、サンプルテープ
Ａ〜Ｇの突起密度に対して電磁変換特性とスチル耐久性
の値をプロットしてみると図５のようになり、電磁変換
特性及びスチル耐久性は突起密度の変化により連続的に
変位することがわかる。これより、サンプルテープの突
起密度を測定してやれば、電磁変換特性とスチル耐久性
の値が予測できることがわかった。

【００５１】しかしながら、突起密度の測定は上述した
ように走査型電子顕微鏡による観察と解析により２．０
ｎｍ以上の突起をカウントして求めたものであるため、
大変に手間がかかり、電磁変換特性やスチル耐久性の値
の予測に用いるには実用的ではない。よって、突起密度
と良好な相関関係を有するベアリングカーブ５０％値Ｒ
ｂとヒストグラムのピーク値Ｒhpにより、電磁変換特性
とスチル耐久性の値を予測する方法は大変優れたもので
あるといえる。

【００５２】以上のような本発明の磁気記録媒体は、次
のようなシステムに適用すると、媒体の表面性の向上に
より優れた電磁変換特性とスチル耐久性の両方を確保す
ることができ、良好な結果を期待することができる。

【００５３】Ａ．記録再生装置の構成 カラービデオ信号をディジタル化して磁気テープ等の記
録媒体に記録するディジタルＶＴＲとしては、放送局用
のＤ１フォーマットのコンポーネント形ディジタルＶＴ
Ｒ及びＤ２フォーマットのコンポジット形ディジタルＶ
ＴＲが実用化されている。

【００５４】前者のＤ１フォーマットディジタルＶＴＲ
は、輝度信号及び第１，第２の色差信号をそれぞれ１
３．５ＭＨｚ、６．７５ＭＨｚのサンプリング周波数で
Ａ／Ｄ変換した後、所定の信号処理を行って磁気テープ
上に記録するもので、これらコンポーネント成分のサン
プリング周波数が４：２：２であることから、４：２：
２方式とも称されている。

【００５５】一方、後者のＤ２フォーマットディジタル
ＶＴＲは、コンポジットカラービデオ信号をカラー副搬
送波信号の周波数の４倍の周波数の信号でサンプリング
を行ってＡ／Ｄ変換し、所定の信号処理を行った後、磁
気テープに記録するようにしている。

【００５６】いずれにしても、これらのディジタルＶＴ
Ｒは、共に放送局用に使用されることを前提に設計され
ているために、画質最優先とされ、１サンプルが例えば
８ビットにＡ／Ｄ変換されたディジタルカラービデオ信
号を実質的に圧縮することなしに記録するようになされ
ている。したがって、例えばＤ１フォーマットのディジ
タルＶＴＲでは、大型のカセットテープを使用しても高
々１．５時間程度の再生時間しか得られず、一般家庭用
のＶＴＲとして使用するには不適当である。

【００５７】そこで、ここでは、例えば５μｍのトラッ
ク幅に対して最短波長０．５μｍの信号を記録するよう
にし、記録密度４×１０⁵ ｂｉｔ／mm² 以上、あるいは
８×１０⁵ ｂｉｔ／mm² 以上を実現するとともに、記録
情報を再生歪みが少ないような形で圧縮する方法を併用
することによって、テープ幅が８mmあるいはそれ以下の
幅狭の磁気テープを使用しても長時間の記録・再生が可
能なディジタルＶＴＲに適用するものとする。

【００５８】以下、このディジタルＶＴＲの構成につい
て説明する。

【００５９】ａ．信号処理部 先ず、本実施例において用いたディジタルＶＴＲの信号
処理部について説明する。図６は記録側の構成全体を示
すものであり、３１Ｙ、３１Ｕ、３１Ｖでそれぞれ示す
入力端子に、例えばカラービデオカメラからの三原色信
号Ｒ，Ｇ，Ｂから形成されたディジタル輝度信号Ｙ、デ
ィジタル色差信号Ｕ、Ｖが供給される。この場合、各信
号のクロックレートはＤ１フォーマットの各コンポーネ
ント信号の周波数と同一とされる。すなわち、それぞれ
のサンプリング周波数が１３．５ＭＨｚ、６．７５ＭＨ
ｚとされ、且つこれらの１サンプル当たりのビット数が
８ビットとされている。したがって、入力端子３１Ｙ、
３１Ｕ、３１Ｖに供給される信号のデータ量としては、
約２１６Ｍｂｐｓとなる。この信号のうちブランキング
時間のデータを除去し、有効領域の情報のみを取り出す
有効情報抽出回路３２によってデータ量が約１６７Ｍｂ
ｐｓに圧縮される。

【００６０】そして、上記有効情報抽出回路３２の出力
のうちの輝度信号Ｙが周波数変換回路３３に供給され、
サンプリング周波数が１３．５ＭＨｚからその３／４に
変換される。周波数変換回路３３としては、例えば間引
きフィルタが使用され、折り返し歪みが生じないように
なされている。この周波数変換回路３３の出力信号は、
ブロック化回路３５に供給され、輝度データの順序がブ
ロックの順序に変換される。ブロック化回路３５は、後
段に設けられたブロック符号化回路３８のために設けら
れている。

【００６１】図８は、符号化の単位のブロックの構造を
示す。この例は、３次元ブロックであって、例えば２フ
レームに跨がる画面を分割することにより、同図に示す
ように（４ライン×４画素×２フレーム）の単位ブロッ
クが多数形成される。なお、図８において実線は奇数フ
ィールドのラインを示し、破線は偶数フィールドのライ
ンを示す。

【００６２】また、有効情報抽出回路３２の出力のう
ち、２つの色差信号Ｕ、Ｖがサブサンプリング及びサブ
ライン回路３４に供給され、サンプリング周波数がそれ
ぞれ６．７５ＭＨｚからその半分に変換された後、２つ
のディジタル色差信号が互いにライン毎に選択され、１
チャンネルのデータに合成される。したがって、このサ
ブサンプリング及びサブライン回路３４からは線順次化
されたディジタル色差信号が得られる。このサブサンプ
リング及びサブライン回路３４によってサブサンプル及
びサブライン化された信号の画素構成を図９に示す。図
９中、○は第１の色差信号Ｕのサブサンプリング画素を
示し、△は第２の色素信号Ｖのサンプリング画素を示
し、×はサブサンプルによって間引かれた画素の位置を
示す。

【００６３】上記サブサンプリング及びサブライン回路
３４からの線順次化出力信号は、ブロック化回路３６に
供給される。ブロック化回路３６では一方のブロック化
回路３５と同様に、テレビジョン信号の走査の順序の色
差データがブロックの順序のデータに変換される。この
ブロック化回路３６は、一方のブロック化回路３５と同
様に、色差データを（４ライン×４画素×２フレーム）
のブロック構造に変換する。そしてこれらブロック化回
路３５及びブロック化回路３６の出力信号が合成回路３
７に供給される。

【００６４】合成回路３７では、ブロックの順序に変換
された輝度信号及び色差信号が１チャンネルのデータに
変換され、この合成回路３７の出力信号がブロック符号
化回路３８に供給される。ブロック符号化回路３８とし
ては、後述するようにブロック毎のダイナミックレンジ
に適応した符号化回路（ＡＤＲＣと称する。）、ＤＣＴ
（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒ
ｍ）回路等が適用できる。前記ブロック符号化回路３８
からの出力信号は、さらにフレーム化回路３９に供給さ
れ、フレーム構造のデータに変換される。このフレーム
化回路３９では、画素系のクロックと記録系のクロック
との乗り換えが行われる。

【００６５】次いで、フレーム化回路３９の出力信号が
エラー訂正符号のパリティ発生回路４０に供給され、エ
ラー訂正符号のパリティが生成される。パリティ発生回
路４０の出力信号はチャンネルエンコーダ４１に供給さ
れ、記録データの低域部分を減少させるようなチャンネ
ルコーディングがなされる。チャンネルエンコーダ４１
の出力信号が記録アンプ４２Ａ，４２Ｂと回転トランス
（図示は省略する。）を介して一対の磁気ヘッド４３
Ａ，４３Ｂに供給され、磁気テープに記録される。な
お、オーディオ信号と、ビデオ信号とは別に圧縮符号化
され、チャンネルエンコーダ４１に供給される。

【００６６】上述の信号処理によって、入力のデータ量
２１６Ｍｂｐｓが有効走査期間のみを抽出するによって
約１６７Ｍｂｐｓに低減され、さらに周波数変換とサブ
サンプル、サブラインとによってこれが８４Ｍｂｐｓに
減少される。このデータは、ブロック符号化回路３８で
圧縮符号化することにより、約２５Ｍｂｐｓに圧縮さ
れ、その後のパリティ、オーディオ信号等の付加的な情
報を加えて、記録データ量としては３１．５６Ｍｂｐｓ
となる。

【００６７】次に、再生側の構成について図７を参照し
ながら説明する。再生の際には、図７に示すように、先
ず磁気ヘッド４３Ａ，４３Ｂからの再生データが回転ト
ランス及び再生アンプ４４Ａ，４４Ｂを介してチャンネ
ルデコーダ４５に供給される。チャンネルデコーダ４５
において、チャンネルコーディングの復調がされ、チャ
ンネルデコーダ４５の出力信号がＴＢＣ回路（時間軸補
正回路）４６に供給される。このＴＢＣ回路４６におい
て、再生信号の時間軸変動成分が除去される。ＴＢＣ回
路４６からの再生データがＥＣＣ回路４７に供給され、
エラー訂正符号を用いたエラー訂正とエラー修整とが行
われる。ＥＣＣ回路４７の出力信号がフレーム分解回路
４８に供給される。

【００６８】フレーム分解回路４８によって、ブロック
符号化データの各成分がそれぞれ分離されるとともに、
記録系のクロックから画素系のクロックへの乗り換えが
なされる。フレーム分解回路４８で分離された各データ
がブロック複号回路４９に供給され、各ブロック単位に
原データと対応する復元データが複号され、複号データ
が分配回路５０に供給される。この分配回路５０で複号
データが輝度信号と色差信号に分離される。輝度信号及
び色差信号がブロック分解回路５１，５２にそれぞれ供
給される。ブロック分解回路５１，５２は、送信側のブ
ロック化回路３５，３６とは逆に、ブロックの順序の複
号データをラスター走査の順に変換する。

【００６９】ブロック分解回路５１からの複号輝度信号
が補間フィルタ５３に供給される。補間フィルタ５３で
は、輝度信号のサンプリングレートが３ｆｓから４ｆｓ
（４ｆｓ＝１３．５ＭＨｚ）に変換される。補間フィル
タ５３からのディジタル輝度信号Ｙは出力端子５６Ｙに
取り出される。

【００７０】一方、ブロック分解回路５２からのディジ
タル色差信号が分配回路５４に供給され、線順次化され
たディジタル色差信号Ｕ，Ｖがディジタル色差信号Ｕ及
びＶにそれぞれ分離される。分配回路５４からのディジ
タル色差信号Ｕ，Ｖが補間回路５５に供給され、それぞ
れ補間される。補間回路５５は、復元された画素データ
を用いて間引かれたライン及び画素のデータを補間する
もので、補間回路５５からはサンプリングレートが２ｆ
ｓのディジタル色差信号Ｕ及びＶが得られ、出力端子５
６Ｕ，５６Ｖにそれぞれ取り出される。

【００７１】ｂ．ブロック符号化 図６におけるブロック符号化回路３８としては、ＡＤＲ
Ｃ（ＡｄａｐｔｉｖｅＤｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｇｅ Ｃ
ｏｄｉｎｇ）エンコーダが用いられる。このＡＤＲＣエ
ンコーダは、各ブロックに含まれる複数の画素データの
最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮを検出し、これら最大値Ｍ
ＡＸ及び最小値ＭＩＮからブロックのダイナミックレン
ジＤＲを検出し、このダイナミックレンジＤＲに適応し
た符号化を行い、原画素データのビット数よりも少ない
ビット数により、再量子化を行うものである。ブロック
符号化回路３８の他の例としては、各ブロックの画素デ
ータをＤＣＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒ
ａｎｓｆｏｒｍ）した後、このＤＣＴで得られた係数デ
ータを量子化し、量子化データをランレングス・ハフマ
ン符号化して圧縮符号化する構成を用いてもよい。

【００７２】ここでは、ＡＤＲＣエンコーダを用い、さ
らにマルチダビングした時にも画質劣化が生じないエン
コーダの例を図１０を参照しながら説明する。図１０に
おいて、入力端子５７に例えば１サンプルが８ビットに
量子化されたディジタルビデオ信号（或いはディジタル
色差信号）が図６の合成回路３７より入力される。入力
端子５７からのブロック化データが最大値，最小値検出
回路５９及び遅延回路６０に供給される。最大値，最小
値検出回路５９は、ブロック毎に最小値ＭＩＮ、最大値
ＭＡＸを検出する。遅延回路６０からは、最大値及び最
小値が検出されるのに要する時間、入力データを遅延さ
せる。遅延回路６０からの画素データが比較回路６１及
び比較回路６２に供給される。

【００７３】最大値，最小値検出回路５９からの最大値
ＭＡＸが減算回路６３に供給され、最小値ＭＩＮが加算
回路６４に供給される。これらの減算回路６３及び加算
回路６４には、ビットシフト回路６５から４ビット固定
長でノンエッジマッチング量子化した場合の１量子化ス
テップ幅の値（△＝１／１６ＤＲ）が供給される。ビッ
トシフト回路６５は、（１／１６）の割算を行うよう
に、ダイナミックレンジＤＲを４ビットシフトする構成
とされている。減算回路６３からは（ＭＡＸ−△）のし
きい値が得られ、加算回路６４からは（ＭＩＮ＋△）の
しきい値が得られる。これらの減算回路６３及び加算回
路６４からのしきい値が比較回路６１，６２にそれぞれ
供給される。なお、このしきい値を規定する値△は、量
子化ステップ幅に限らず、ノイズレベルに相当する固定
値としてもよい。

【００７４】比較回路６１の出力信号がＡＮＤゲート６
６に供給され、比較回路６２の出力信号がＡＮＤゲート
６７に供給される。ＡＮＤゲート６６及びＡＮＤゲート
６７には、遅延回路６０からの入力データが供給され
る。比較回路６１の出力信号は、入力データがしきい値
より大きい時にハイレベルとなり、したがってＡＮＤゲ
ート６６の出力端子には、（ＭＡＸ〜ＭＡＸ−△）の最
大レベル範囲に含まれる入力データの画素データが抽出
される。一方、比較回路６２の出力信号は、入力データ
がしきい値より小さい時にハイレベルとなり、したがっ
てＡＮＤゲート６７の出力端子には、（ＭＩＮ〜ＭＩＮ
＋△）の最小レベル範囲に含まれる入力データの画素デ
ータが抽出される。

【００７５】ＡＮＤゲート６６の出力信号が平均化回路
６８に供給され、ＡＮＤゲート６７の出力信号が平均化
回路６９に供給される。これらの平均化回路６８，６９
は、ブロック毎に平均値を算出するもので、端子７０か
らブロック周期のリセット信号が平均化回路６８，６９
に供給されている。平均化回路６８からは、（ＭＡＸ〜
ＭＡＸ−△）の最大レベル範囲に属する画素データの平
均値ＭＡＸ´が得られ、平均化回路６９からは（ＭＩＮ
〜ＭＩＮ＋△）の最小レベル範囲に属する画素データの
平均値ＭＩＮ´が得られる。平均値ＭＡＸ´から平均値
ＭＩＮ´が減算回路７１で減算され、この減算回路７１
からダイナミックレンジＤＲ´が得られる。

【００７６】また、平均値ＭＩＮ´が減算回路７２に供
給され、遅延回路７３を介された入力データから平均値
ＭＩＮ´が減算回路７２において減算され、最小値除去
後のデータＰＤＩが形成される。このデータＰＤＩ及び
修整されたダイナミックレンジＤＲ´が量子化回路７４
に供給される。この実施例では、量子化に割り当てられ
るビット数ｎが０ビット（コード信号を転送しない）、
１ビット、２ビット、３ビット、４ビットの何れかとさ
れる可変長のＡＤＲＣであって、エッジマッチング量子
化がなされる。割り当てビット数ｎは、ブロック毎にビ
ット数決定回路７５において決定され、ビット数ｎのデ
ータが量子化回路７４に供給される。

【００７７】可変長ＡＤＲＣは、ダイナミックレンジＤ
Ｒ´が小さいブロックでは、割り当てビット数ｎを少な
くし、ダイナミックレンジＤＲ´が大きいブロックで
は、割り当てビット数ｎを多くすることで、効率の良い
符号化を行うことができる。すなわち、ビット数ｎを決
定する際のしきい値をＴ１〜Ｔ４（Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３＜
Ｔ４）とすると、（ＤＲ´＜Ｔ１）のブロックは、コー
ド信号が転送されず、ダイナミックレンジＤＲ´の情報
のみが転送され、（Ｔ１≦ＤＲ´＜Ｔ２）のブロック
は、（ｎ＝１）とされ、（Ｔ２≦ＤＲ´＜Ｔ３）のブロ
ックは、（ｎ＝２）とされ、（Ｔ３≦ＤＲ´＜Ｔ４）の
ブロックは、（ｎ＝３）とされ、（ＤＲ´≧Ｔ４）のブ
ロックは、（ｎ＝４）とされる。

【００７８】かかる可変長ＡＤＲＣではしきい値Ｔ１〜
Ｔ４を変えることで、発生情報量を制御すること（いわ
ゆるバッファリング）ができる。したがって、１フィー
ルド或いは、１フレーム当たりの発生情報量を所定値に
することが要求されるこの発明のディジタルビデオテー
プレコーダのような伝送路に対しても可変長ＡＤＲＣを
適用できる。

【００７９】発生情報量を所定値にするためのしきい値
Ｔ１〜Ｔ４を決定するバッファリング回路７６では、し
きい値の組（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４）が複数例えば３
２組用意されており、これらのしきい値の組がパラメー
タコードＰｉ（ｉ＝０、１、２・・・・３１）により区
別される。パラメータコードＰｉの番号ｉが大きくなる
に従って、発生情報量が単調に減少するように設定され
ている。ただし、発生情報量が減少するに従って、復元
画像の画質が劣化する。

【００８０】バッファリング回路７６からのしきい値Ｔ
１〜Ｔ４が比較回路７７に供給され、遅延回路７８を介
されたダイナミックレンジＤＲ´が比較回路７７に供給
される。遅延回路７８は、バッファリング回路７６でし
きい値の組が決定されるのに要する時間、ＤＲ´を遅延
させる。比較回路７７では、ブロックのダイナミックレ
ンジＤＲ´と各しきい値とがそれぞれ比較され、比較出
力がビット数決定回路７５に供給され、そのブロックの
割り当てビット数ｎが決定される。量子化回路７４で
は、ダイナミックレンジＤＲ´と割り当てビット数ｎと
を用いて遅延回路７９を介された最小値除去後のデータ
ＰＤＩがエッジマッチングの量子化により、コード信号
ＤＴに変換される。量子化回路７４は、例えばＲＯＭで
構成されている。

【００８１】遅延回路７８、８０をそれぞれ介して修整
されたダイナミックレンジＤＲ´、平均値ＭＩＮ´が出
力され、さらにコード信号ＤＴとしきい値の組を示すパ
ラメータコードＰｉが出力される。この例では、一旦ノ
ンエッジマッチ量子化された信号が新たにダイナミック
レンジ情報に基づいて、エッジマッチ量子化されている
ためにダビングした時の画像劣化は少ないものとされ
る。

【００８２】ｃ．チャンネルエンコーダ及びチャンネル
デコーダ 次に、図６のチャンネルエンコーダ４１及びチャンネル
デコーダ４５について説明する。チャンネルエンコーダ
４１においては、図１１に示すように、パリティ発生回
路４０の出力が供給される適応型スクランブル回路で、
複数のＭ系列のスクランブル回路８１が用意され、その
中で入力信号に対し最も高周波成分及び直流成分の少な
い出力が得られるようなＭ系列が選択されるように構成
されている。パーシャルレスポンス・クラス４検出方式
のためのプリコーダ８２で、１／１−Ｄ²（Ｄは単位遅
延用回路）の演算処理がなされる。このプリコーダ８２
の出力を記録アンプ４２Ａ，４２Ｂを介して磁気ヘッド
４３Ａ，４３Ｂにより、記録再生し、再生出力を再生ア
ンプ４４Ａ，４４Ｂによって増幅するようになされてい
る。

【００８３】一方、チャンネルデコーダ４５において
は、図１２に示すように、パーシャルレスポンス・クラ
ス４の再生側の演算処理回路８３は、１＋Ｄの演算が再
生アンプ４４Ａ，４４Ｂの出力に対して行われる。ま
た、いわゆるビタビ複号回路８４においては、演算処理
回路８３の出力に対してデータの相関性や確からしさ等
を用いた演算により、ノイズに強いデータの複号が行わ
れる。このビタビ複号回路８４の出力がディスクランブ
ル回路８５に供給され、記録側のスクランブル処理によ
って並び変えられたデータが元の系列に戻されて原デー
タが復元される。この実施例において用いられるビタビ
複号回路８４によって、ビット毎の複号を行う場合より
も、再生Ｃ／Ｎ換算が３ｄＢで改良が得られる。

【００８４】ｄ．走行系 磁気ヘッド４３Ａ及び磁気ヘッド４３Ｂは、図１３に示
すように、一体構造とされた形でドラム８６に取付けら
れる。ドラム８６の周面には、１８０°よりやや大きい
か、あるいはやや小さい巻き付け角で磁気テープ（図示
せず。）が斜めに巻き付けられており、磁気ヘッド４３
Ａ及び磁気ヘッド４３Ｂが同時に磁気テープを走査する
ように構成される。

【００８５】また、前記磁気ヘッド４３Ａ及び磁気ヘッ
ド４３Ｂのギャップの向きは、互いに反対側に傾くよう
に（例えば磁気ヘッド４３Ａはトラック幅方向に対して
＋２０°、磁気ヘッド４３Ｂは−２０°傾斜するよう
に）設定されており、再生時にいわゆるアジマス損失に
よって隣接トラック間のクロストーク量を低減するよう
になされている。

【００８６】図１４及び図１５は、磁気ヘッド４３Ａ，
４３Ｂを一体構造（いわゆるダブルアジマスヘッド）と
した場合のより具体的な構成を示すもので、例えば高速
で回転される上ドラム８６に一体構造の磁気ヘッド４３
Ａ，４３Ｂが取り付けられ、下ドラム８７が固定とされ
ている。ここで、磁気テープ８８の巻き付け角θは１６
６°、ドラム径φは１６．５mmである。

【００８７】したがって、磁気テープ８８には、１フィ
ールドのデータが５本のトラックに分割して記録され
る。このセグメント方式により、トラックの長さを短く
することができ、トラックの直線性に起因するエラーを
小さくすることができる。

【００８８】上述のように、ダブルアジマスヘッドで同
時記録を行うようにすることで、１８０°の対向角度で
一対の磁気ヘッドが配置されたものと比較して直線性に
起因するエラー量を小さくすることができ、またヘッド
間距離が小さいのでペアリング調整をより正確に行うこ
とができる。したがって、このような走行系により、幅
狭のトラックで記録・再生を行うことができる。

【００８９】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、非磁
性支持体上に形成する表面突起のベアリングカーブ５０
％値Ｒb とヒストグラムのピーク値Ｒhpは磁気記録媒体
が有する電磁変換特性やスチル耐久性の値と良好な相関
関係を示すので、本発明は磁気記録媒体の特性を予測す
る評価方法として優れたものであるといえる。

【００９０】また、磁気記録媒体の非磁性支持体上に形
成する表面突起をベアリングカーブ５０％値Ｒb とヒス
トグラムのピーク値Ｒhpによって規制することによっ
て、電磁変換特性やスチル耐久性を適切に制御すること
ができるので、良好な電磁変換特性を確保しつつ耐久性
にも優れた磁気記録媒体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】粗さ曲線とベアリングカーブ及びヒストグラム
の一例を示す特性図である。

【図２】本発明を適用した磁気記録媒体を製造する際に
使用される真空蒸着装置の構成例を示す模式図である。

【図３】突起密度と表面粗さ（Ｒａ，Ｒｚ）との関係を
示す特性図である。

【図４】突起密度と表面粗さ（Ｒｂ，Ｒhp）との関係を
示す特性図である。

【図５】突起密度と電磁変換特性及びスチル耐久性との
関係を示す特性図である。

【図６】ディジタル画像信号を再生歪みが少ないような
形で圧縮して記録するディジタルＶＴＲの信号処理部の
記録側の構成を示すブロック図である。

【図７】信号処理部の再生側の構成を示すブロック図で
ある。

【図８】ブロック符号化のためのブロックの一例を示す
略線図である。

【図９】サブサンプリング及びサブラインの説明のため
の略線図である。

【図１０】ブロック符号化回路の一例を示すブロック図
である。

【図１１】チャンネルエンコーダの一例の概略を示すブ
ロック図である。

【図１２】チャンネルデコーダの一例の概略を示すブロ
ック図である。

【図１３】磁気ヘッドの配置の一例を模式的に示す平面
図である。

【図１４】回転ドラムの構成例及び磁気テープの巻き付
け状態を示す平面図である。

【図１５】回転ドラムの構成例及び磁気テープの巻き付
け状態を示す正面図である。

【符号の説明】

１・・・真空チャンバ ２・・・排気系 ３・・・冷却キャン ４・・・巻き出しロール ５・・・巻き取りロール ６・・・蒸発源 ７・・・電子銃 ８・・・酸素導入管 ９，１０・・・入射角制限マスク

フロントページの続き (72)発明者 千葉 一信 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性支持体上に金属磁性薄膜よりなる
   磁性層を有する磁気記録媒体において、 表面突起が設けられてなる上記非磁性支持体の表面は、
   ベアリングカーブ５０％値及びベアリングカーブの微分
   曲線より得られるヒストグラムのピーク値により規制さ
   れたものであることを特徴とする磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 非磁性支持体の表面のベアリングカーブ
   ５０％値が５．０ｎｍ〜１７．０ｎｍであり、且つヒス
   トグラムのピーク値が４．５ｎｍ〜８．０ｎｍであるこ
   とを特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 金属磁性薄膜が（Ｃｏ_1-X Ｎｉ_X ）_1-m
   Ｏ_m （但し、０．０３≦Ｘ≦０．１０，０．１０≦ｍ≦
   ０．３０）なる組成のＣｏ−Ｏ系垂直磁化膜であること
   を特徴とする請求項１又は２記載の磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 入力ディジタル画像信号を複数の画素デ
   ータからなるブロック単位のデータに変換してブロック
   化し、該ブロック化されたデータをブロック単位に圧縮
   符号化し、該圧縮符号化されたデータをチャンネル符号
   化することによって得られるチャンネル符号化データが
   回転ドラムに装着された磁気ヘッドにより記録されるこ
   とを特徴とする請求項１，２又は３記載の磁気記録媒
   体。
5. 【請求項５】 非磁性支持体上に金属磁性薄膜よりなる
   磁性層を有する磁気記録媒体について、非磁性支持体表
   面のベアリングカーブ及びその微分曲線より得られるヒ
   ストグラムを調べることにより、電磁変換特性及びスチ
   ル耐久性を予測することを特徴とする磁気記録媒体の評
   価方法。