JPH11191213A

JPH11191213A - 磁気記録媒体とその製造装置及び製造方法

Info

Publication number: JPH11191213A
Application number: JP35879897A
Authority: JP
Inventors: Kaji Maezawa; 可治前澤
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-12-26
Filing date: 1997-12-26
Publication date: 1999-07-13

Abstract

(57)【要約】【課題】オーデイオ、ビデオ機器、各種情報機器に用
いる薄膜型磁気記録媒体において蒸着効率と磁気記録密
度の問題点を解決し、量産性に優れた高画質で信頼性の
高い薄膜媒体とその量産装置を提供する。【解決手段】高分子基板１に強磁性金属薄膜を蒸着す
る場合、ドラム５，６の間に板状ベルト７を張架し、こ
れに沿って高分子フィルム１を搬送する。そして遮蔽板
１２，１３により蒸着源１０の蒸着流の入射角を３８〜
８５度の範囲とする。こうすれば記録媒体の表面形状を
高分子フィルムの表面粗さとの比が１：１．３以下とな
る。こうして記録密度の高い磁性記録媒体を実現するこ
とができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気記録媒体とその
製造装置及び製造方法に関し、特に情報関連機器やオー
ディオ，ビデオ関連機器等に利用される高記録密度が要
求される磁気記録媒体とその製造装置及び製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、高機能性薄膜の技術的発展は目ざ
ましく、その応用分野も多岐にわたっている。例えば磁
気記録媒体においては磁気記録密度の向上に見られるよ
うに、その技術的発展はめざましいものがある。従来の
磁気記録媒体の例として、オーディオ，ビデオ用テープ
材料に用いられる、いわゆる塗布型の磁気記録媒体があ
る。塗布型記録媒体はγ−Ｆｅ₂Ｏ₃粉末、ＣｒＯ₂粉
末、純鉄粉末等を樹脂等のバインダーと共に高分子フィ
ルム上に塗着せしめたものである。

【０００３】そしてこの塗布型磁気記録媒体より更に記
録密度を高めるために、真空蒸着，イオンプレーティン
グ，スパッタリング，クラスターイオンビーム等の方法
で、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｒ等の磁性金属を単独、もし
くは合金で高分子フィルム基板上に蒸着する金属薄膜型
磁気記録媒体の検討がなされている。又強磁性金属薄膜
型の記録媒体として、斜方入射蒸着法によって金属薄膜
を蒸着したビデオ用テープが既に実用化されている。

【０００４】ここで、従来の真空蒸着法による金属薄膜
型テープの製造方法について、図５により説明する。図
５において、送り軸３１にセットした高分子フィルム３
２を連続的に送り出して、冷却ドラム３３を経て、巻取
軸３４で巻取る。このとき下方より電子ビーム３５で強
磁性金属３６を溶解し、蒸発させ、高分子フィルム３２
の表面上に蒸着する。蒸着時に不用な磁性金属は遮蔽板
３７でカットする。蒸着後、テープ化して金属薄膜テー
プとする。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】蒸着テ−プをビデオ用
テ−プとして使用する場合、高画質で信頼性の高い記録
媒体でなければならない。それを実現するため蒸着時に
は限定された入射角の範囲で蒸着を行い、電磁変換特性
におけるＹ信号の高出力でノイズの低い膜形成を行う。
例えば最小入射角θを４０度とし、それより小さい角度
成分は遮蔽しなければ満足な電磁変換特性が得られな
い。しかし蒸着時の最小入射角が大きい程磁性金属の付
着効率は小さく、最小入射角４０度から最高入射角９０
度の場合、付着効率は蒸発させた全体量の１０重量％位
と非常に悪い。

【０００６】又従来の円筒形冷却ドラムを用いる斜方蒸
着法による蒸着膜は、例えば図７に示すように蒸着する
ＰＥＴフィルム自体の表面粗さに比べて金属膜を形成し
た後は１．５〜２倍位粗くなっている。この表面粗さの
増加がスペーシングロスとなり電磁変換特性の短波長に
影響し、画質を悪くするという欠点があった。

【０００７】このように真空蒸着法等による金属薄膜テ
ープの場合、蒸着レ−トの低い斜方蒸着法によるため、
フィルム表面の形状が蒸着の前後で変化しており、又表
面粗さも１．５〜２倍粗くなっている。

【０００８】このように従来の磁性金属薄膜の表面が高
分子フィルム表面の粗さより１．５倍以上粗くなるの
は、高入射角成分のシャドウイング効果と蒸発金属の蒸
発レ−トの影響による。蒸着テ−プは通常ポリエステル
フィルムの表面にシリカ（ＳｉＯ₂）粒子等の形状付与
粒子３９を分散し、３００Å位の形状を付与することで
摩擦係数を下げ、走行性を改善している。しかし例えば
１５００Åの厚さに磁性金属を蒸着すると、この形状付
与粒子を付与した表面の膜厚は蒸着後、最大２０００Å
の厚みとなる。即ち形状付与粒子自体の３００Åの高さ
より２００Å高くなっている。このためスペ−シング損
失が表面設計より大きくなり、電磁変換特性の低下，画
質の劣化の原因となるという欠点があった。

【０００９】一方、表面設計を高分子フィルムの形状付
与にあわせず、蒸着後の高さで設計できるが、形状付与
粒子の大きさと分散性に限界があるため、あまり小さい
形状付与粒子を用いることができず、高分子フィルムの
表面形状に限界があった。このため金属薄膜型磁気記録
体は表面粗さを高分子フィルムの表面と同等に設計する
ことが急務である。

【００１０】本発明は上記問題点に鑑み、形状付与し粒
子を分散した高分子フィルム上に表面形状、及び高さを
あまり変えることなく蒸着レートの高い製膜法で磁性金
属薄膜を形成した磁気記録媒体とその製造装置、製造方
法を提供することを目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本願の請求項１の発明
は、真空蒸着法で高分子フィルム上に磁性金属化合物を
形成した磁気記録媒体において、前記高分子フィルム上
に斜方真空蒸着法により磁性金属化合物を形成すること
により、フィルムと記録媒体の表面粗さとの比を１から
１．３の範囲としたことを特徴とするものである。

【００１２】本願の請求項２の発明は、表面粗さの平均
値が５０〜５００Åの高分子フィルム上に斜方真空蒸着
法で磁性金属化合物を５００〜３０００Å形成した磁気
記録媒体において、フィルムと媒体の表面粗さの比が１
から１．３の範囲にあることを特徴とするものである。

【００１３】本願の請求項３の発明は、高分子フィルム
を複数の冷却ドラムの間に巻回されたベルトに沿って搬
送し、このベルト上の前記高分子フィルムに対向させて
磁性金属化合物の蒸着源を配置し、蒸着源である磁性金
属化合物の蒸着時の前記高分子フィルムに対する入射角
を３８度〜８５度の範囲内となるように遮蔽板を配置
し、磁性金属化合物を斜方より蒸着させることにより蒸
気流を前記高分子フィルムに付着させて磁気記録媒体を
製造することを特徴とするものである。

【００１４】本願の請求項４の発明は、一対のドラム及
び前記一対のドラムの間に平行に張り渡されたベルトを
含み、前記高分子フィルムを一定速度で搬送する搬送手
段と、前記ベルト上を搬送される高分子フィルムに対向
して配置された磁性金属化合物の蒸着源と、前記蒸着源
の蒸着時に蒸気流の前記ベルト上の高分子フィルムに対
する入射角を３８度から８５度の範囲内とする遮蔽板と
を具備することを特徴とするものである。

【００１５】本願の請求項５の発明は、請求項４の磁気
記録媒体の製造装置において、前記遮蔽板は蒸着源の蒸
気流を通過させるスリットを有することを特徴とするも
のである。

【００１６】本願の請求項６の発明は、請求項４又は５
記載の磁気記録媒体の製造装置により製造されたことを
特徴とするものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、各図を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態
による磁気記録媒体の断面図を示す。本図において高分
子フィルム１上に形状付与粒子２を付与し、その面に磁
性金属薄膜層３を蒸着して磁気記録媒体を構成する。そ
の表面性状は高分子フィルムの表面状態と同じでＡＦＭ
（Atomic Force Microscope)で表面粗さで平均１〜１．
３倍以内とする。この構成により、電磁変換特性の優れ
た高信頼性磁気記録媒体となる。

【００１８】本発明に使用される高分子フィルム１とし
ては、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフ
タレート、ポリアミド、ポリイミド、ポリ塩化ビニル、
ポリカーボネート等から適時選択される。形状付与粒子
２はＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂，Ａｌ₂Ｏ₃，ＺｒＯ₂等の無
機粒子材料あるいは、ポリサルホン等の有機粒子材料を
用いる。その形状は適時調整し、突起形状の高さは５０
から５００Åの範囲とする。又これらの形状付与粒子２
は高分子樹脂と混合して高分子基板にコーティングす
る。５０Å以下の表面形状を維持することはむずかし
く、又５００Å以上の大きさではスペーシング損が生じ
磁気記録媒体に用いることはできない。

【００１９】本発明においては、この高分子フィルム１
上に強磁性金属酸化物を反応性蒸着による斜方蒸着法で
形成する。蒸着入射角は最低入射角３８度以上とする。
使用できる磁性金属材料はＣｏ，Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒある
いはこれらをベースにした各種の合金、例えばＣｏ−Ｎ
ｉ，Ｃｏ−Ｆｅ，Ｃｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃｕ，Ｃｏ−Ｐ
ｔ，Ｃｏ−Ｐｄ，Ｃｏ−Ｓｎ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ及びこ
れらの金属の金属化合物の混晶である。蒸着後の全厚
は、一般には３００から５０００Å、好ましくは５００
から３０００Åである。３００Å以下の場合、磁気特
性、電磁変換特性として満足出来ない、５０００Å以上
では蒸着膜にクラック傷が生じたり、長波長域での電磁
変換特性が劣化する。

【００２０】又磁気記録媒体の表面粗さは蒸着前後で１
〜１．３倍の範囲内とする。この場合粗くなると摩擦係
数が低下するが、スペーシングによるロスファクターが
大きくなり１以下になると摩擦係数が高くなるため、バ
ランスのよい構成で設計することが重要である。

【００２１】図２は本発明の磁気記録媒体を形成する製
造装置の実施の形態を示す図である。この実施の形態に
よる製造装置において、高分子フィルム１は送り軸４に
セットされる。この製造装置は冷却用回転ドラムとドラ
ム間に張架されたベルトを含み、これらのドラムを駆動
して高分子フィルムを搬送する搬送手段を有している。
即ち一対の回転ドラムである上部冷却回転ドラム５，下
部冷却回転ドラム６の間に板状ベルト７が一定の張力で
張架されている。高分子フィルム１は送り軸４よりロー
ラ８を介して上部冷却回転ドラム５に沿わせ、板状ベル
ト７及び下部冷却回転ドラム６に沿わせて巻取軸９によ
って巻取る。そして板状ベルト７に対向するように強磁
性金属１０を電子ビーム１１で溶解し、下方より斜方蒸
着で蒸着する。ここで図示のように強磁性金属の回転ド
ラム５，６とを通過するベルト上の高分子フィルムへの
入射角を規定するため、遮蔽板１２，１３を設ける。こ
の遮蔽板を用いることによって蒸着流の高分子フィルム
１への低入射角を３８度以上、高入射角を８５度以下と
なるように設定する。こうして板状ベルト７上の定の範
囲で高分子フィルム１を通過させながら磁性金属の蒸着
を行う。このとき低入射角側では酸素ガス１４をフィル
ムの進行方向と逆向きで平行となるように導入し、高入
射角側でフィルムと垂直となるように酸素ガス１５を導
入する。こうして蒸着した後に高分子フィルム１を所定
の幅に裁断し、カセット内に収納してテープカセットを
構成する。

【００２２】図３は本発明の第２の実施の形態による磁
気記録媒体の製造装置に関するものであり、特に真空蒸
着部分を示している。本実施の形態において前述した第
１の実施の形態と同一部分は同一符号を付している。こ
の実施の形態では遮蔽板１３にスリット１３ａを設ける
ようにしたものである。その他の構成は第１の実施の形
態と同様である。スリット１３ａを設けることにより蒸
気流をスリット１３ａを介して遮蔽板１３の上部に導
き、高分子フィルム１に蒸着できるため、特性を改善す
ることができる。

【００２３】図４は本発明の第３の実施の形態による磁
気記録媒体の製造装置を示す図である。本図ににおいて
送り軸２１より高分子フィルム２２を送り出し、回転ド
ラム２３，２４の間にローラ２５を介して高分子フィル
ムを張架して一定速度で搬送し、巻取軸２６で巻取る。
そして高分子フィルムの面に対向する位置に蒸着源２７
を配置する。この場合にも複数の遮蔽板２８を配置し、
蒸着金属の入射角を３８〜８５度の範囲となるように配
置する。こうすれば付着効率２０％以上の高い効率で磁
性金属を蒸着することができる。

【００２４】

【実施例】次に、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。（実施例１）図２に示す製造装置において高分子フィル
ム１としてポリエステルフィルム（ＰＥＴ）を送り軸４
にセットし、上部冷却回転ドラム５、板状ベルト７、下
部冷却回転ドラム６を経て巻取軸９で巻取った。強磁性
金属としてＣｏ−Ｎｉ合金を電子ビーム１１で溶解し、
下方より斜方蒸着で蒸着した。このとき蒸着は遮蔽板１
２，１３により、高入射角８５度から低入射角成分３８
度以上が蒸着される。蒸着は酸素ガス１４，１５と蒸着
金属との反応性蒸着法を用いた。そして図示のようにフ
ィルムの進行方向と逆向きで、平行となるように酸素ガ
ス１４を導入した。蒸着した磁性金属薄膜の厚みは全厚
を１５００Åとした。蒸着効率はＣｏｓ３乗則を適用し
て蒸発有効角から付着効率を見積もると約４５％であ
る。

【００２５】（実施例２）図３に示す製造装置におい
て、高分子フィルム１としてポリエチレンテレフタレー
トフィルム（ＰＥＮ）を送り軸４にセットし、上部冷却
回転ドラム５，板状ベルト７，下部冷却回転ドラム６を
経て巻取軸９で巻取った。強磁性金属Ｃｏ−Ｎｉ合金１
０を電子ビーム１１で溶解し、下方より斜方蒸着で蒸着
した。この時蒸着の遮蔽板１３は、低入射角成分４０度
以上とスリット１３ａを有する遮蔽板１２で高入射角成
分８５度以上が蒸着される。蒸着は実施例１と同様に酸
素ガスと蒸着金属との反応性蒸着法を用い、低入射角の
所で酸素ガス１４の導入はフィルムの進行方向と逆向き
で平行となるようにする。蒸着磁性金属薄膜媒体の厚み
は全厚を１５００Åとした。蒸着効率は計算上４３．５
％となる。

【００２６】（比較例１）は本実施例と比較するため図
５に示す従来例を比較例１とする。高分子基板としてポ
リエステルフィルム（ＰＥＴ）３２を送り軸３１にセッ
トし、冷却ドラム３３を経て巻取り軸３４で巻取る。強
磁性金属Ｃｏ−Ｎｉ合金３６を電子ビーム３５で溶解
し、下方より斜方蒸着で蒸着した。このとき蒸着の遮蔽
板３７は、低入射角成分４０度以上の蒸着成分が蒸着さ
れる。蒸着は実施例１と同様に酸素ガスと蒸着金属との
反応性蒸着法を用い、低入射角の酸素ガス３８の導入は
フィルムの進行方向と逆向きで平行となるようにした。
磁性金属薄膜の厚みは全厚を１５００Å形成した。蒸着
時の付着効率は計算上１５％である。

【００２７】（比較例２）図６は第２の比較例の製造装
置を示す図である。この例は斜方蒸着でなく垂直方向に
蒸着した例を示す。高分子基板としてポリエステルフィ
ルム（ＰＥＴ）４２を送り軸４１にセットし、冷却ドラ
ム４３を経て巻取軸４４で巻取った。強磁性金属Ｃｏ−
Ｃｒ合金４５を電子ビーム４６で溶解し、下方より垂直
蒸着で蒸着する。ここで２つの遮蔽板４７，４８を用い
ることにより、入り側角成分−25度から出側角＋25度の
50度範囲の入射角で蒸着される。磁性金属薄膜媒体の厚
みは全厚を１５００Å形成した。蒸着時の付着効率は計
算上３５％である。真空蒸着法による付着効率の計算は
るつぼ幅とフィルム幅を無限長とし、Ｃｏｓ３乗則によ
って行ったものである。

【００２８】磁性金属薄膜媒体の評価は、市販のデジタ
ルビデオデッキを評価用デッキに改造して電磁変換特
性、及び繰り返し走行試験をおこなった。電磁変換特性
は２０ＭＨｚでのカラー出力とノイズ比を求め、比較例
との相対比較した。走行試験は繰り返し走行前後の摩擦
係数ｕｋを測定した。表面粗さはＡＦＭで蒸着前後を測
定した。本実施例による磁気記録媒体の特性と比較例に
よる磁気記録媒体の特性を表１に示す。

【表１】ここで蒸着効率は比較例１を１とした相対値である。

【００２９】この結果、本発明の実施例と比較例とをデ
ジタルビデオ用評価デッキによる電磁変換特性について
比較した場合、本発明の実施例を用いたデッキからの再
生出力（Ｙ信号）は、比較例と比較していずれも高く、
特にスリット付きの遮蔽板を高入射角に導入する実施例
２は３ｄＢ以上の改善がなされた。この原因を調べるた
め、ＡＦＭで蒸着前後のフィルムと磁気記録媒体の表面
粗さと性状を調べた。蒸着前のフィルム表面の平均粗さ
は３２０Åで本発明の実施例は３４０、３２０Åといず
れも表面状態の変化は従来例と比較して少なかった。こ
れは、本実施例は従来例と比較してスペ−シング損が少
なく短波長域での出力が高いことによると思われる。

【００３０】又、ＡＦＭの表面観察、透過型電子顕微鏡
の観察から磁性金属の結晶粒子の大きさは比較例の方が
本実施例より１．５倍位大きいことが解った。

【００３１】一方、表面粗さの違いによる摩擦係数の比
較を行ったが、本発明と従来例とはあまり差は見られず
問題はなかった。蒸着レ−トの高い状態での蒸着は結晶
粒子が細かく成長し、表面形状に影響を与えないが、レ
−トの低い状態では結晶粒子が大きく成長し、表面形状
も大きく粗くなると考えられる。

【００３２】比較例２は同じ蒸着効率であっても満足な
電磁変換特性が得られない。これは、垂直蒸着を行った
が十分な結晶配向のない磁気記録媒体で且つ、デジタル
ビデオデッキを用いた評価法では磁気記録方法として不
適なためである。

【００３３】斜方蒸着法で蒸着した本発明の実施例１，
２と比較例１との蒸着効率を比較した場合、計算上は本
発明のほうが従来例より約３倍優れており、又蒸着前後
の磁性金属の重量変化と付着量の測定から見積もった蒸
着効率でも同じ結果が得られた。これは同じ斜方蒸着の
場合であっても本発明が面積の大きな板状のエンドレス
ベルトを用いるため、金属蒸気流の多くがフィルム上に
蒸着され、高い付着効率が得られる。

【００３４】本発明を実施する場合、酸素、窒素、水
素、オゾン、アルゴン等のガスを単独あるいは混合し、
又その他の反応性ガスを用いた反応蒸着法を用いても同
様の効果がある。又蒸着時のマスク位置、酸素ガスノズ
ル、回転ドラム、板状のエンドレスベルト等の位置関係
は、ここで示した実施の形態に限定されない。

【００３５】

【発明の効果】以上のように本発明は蒸着時に蒸着効率
を高めることで蒸着テ−プの表面の表面粗さが蒸着後の
表面粗さとの比が１／１．３倍の磁気記録媒体を実現す
ることができる。磁気記録媒体の表面形状は蒸着前の高
分子フィルムの表面性状と大差がなく、スペ−シングロ
スの少ない、高画質で信頼性が高く、量産性に優れた磁
気記録媒体を得ることができる。このように本発明で
は、記録密度の高い量産性に優れた製造装置、製造方法
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による磁気記録媒体の断
面図である。

【図２】実施の形態１の磁気記録媒体の製造装置の構成
図である。

【図３】実施の形態２の磁気記録媒体の製造装置の構成
図である。

【図４】実施の形態３の磁気記録媒体の製造装置の構成
図である。

【図５】比較例１の磁気記録媒体の製造装置の構成図で
ある。

【図６】比較例２の磁気記録媒体の製造装置の構成図で
ある。

【図７】従来例による磁気記録媒体の断面図である。

【符号の説明】１高分子フィルム２形状付与粒子３磁性金属薄膜層４，２１送り軸５上部冷却回転ドラム６下部冷却回転ドラム７板状ベルト９，２６巻取軸１０強磁性金属１１電子ビーム１２，１３，２８遮蔽板１３ａスリット２３，２４回転ドラム２５ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空蒸着法で高分子フィルム上に磁性金
属化合物を形成した磁気記録媒体において、前記高分子フィルム上に斜方真空蒸着法により磁性金属
化合物を形成することにより、フィルムと記録媒体の表
面粗さとの比を１から１．３の範囲としたことを特徴と
する磁気記録媒体。
【請求項２】表面粗さの平均値が５０〜５００Åの高
分子フィルム上に斜方真空蒸着法で磁性金属化合物を５
００〜３０００Å形成した磁気記録媒体において、フィ
ルムと媒体の表面粗さの比が１から１．３の範囲にある
ことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】高分子フィルムを複数の冷却ドラムの間
に巻回されたベルトに沿って搬送し、このベルト上の前記高分子フィルムに対向させて磁性金
属化合物の蒸着源を配置し、蒸着源である磁性金属化合物の蒸着時の前記高分子フィ
ルムに対する入射角を３８度〜８５度の範囲内となるよ
うに遮蔽板を配置し、磁性金属化合物を斜方より蒸着させることにより蒸気流
を前記高分子フィルムに付着させて磁気記録媒体を製造
することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項４】一対のドラム及び前記一対のドラムの間
に平行に張り渡されたベルトを含み、前記高分子フィル
ムを一定速度で搬送する搬送手段と、前記ベルト上を搬送される高分子フィルムに対向して配
置された磁性金属化合物の蒸着源と、前記蒸着源の蒸着時に蒸気流の前記ベルト上の高分子フ
ィルムに対する入射角を３８度から８５度の範囲内とす
る遮蔽板と、を具備することを特徴とする磁気記録媒体
の製造装置。
【請求項５】前記遮蔽板は蒸着源の蒸気流を通過させ
るスリットを有するものであることを特徴とする請求項
４記載の磁気記録媒体の製造装置。
【請求項６】請求項４又は５記載の磁気記録媒体の製
造装置により製造されたことを特徴とする磁気記録媒
体。