JPH0318254B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は高分子材料からなる基材上に強磁性金
属の蒸着層が設けられた高密度記録に適する磁気
記録媒体の製造方法に関する。 最近、記録密度の飛躍的増大を目的として、樹
脂バインダーを使用せずに、非磁性基材上に磁気
記録層として強磁性金属薄膜を設けた磁気記録媒
体が、湿式メツキ法、真空蒸着法、スパツタリン
グ法、イオンプレーテイング法等の薄膜形成法を
用いて精力的に研究開発され、一部は実用に供さ
れている。 しかしながら、上記各薄膜形成法によつて得ら
れる磁気記録媒体は、それぞれに欠点があり実用
上種々の問題を有していた。 即ち、湿式メツキ、真空蒸着によつて形成され
た薄膜型の磁気記録媒体は磁性層と基材との密着
強度が極めて低いため、記録−再生時に於いて、
磁気ヘツドとの接触走査による機械的摩擦によつ
て、磁性層が剥離したり、摩滅、損傷等を生じ易
いという欠点があつた。 又、スパツタリング法、イオンプレーテイング
法によつて形成された薄膜型の磁気記録媒体は、
磁性層と基材との密着強度は改善されるものの、
10^-3トール以上の低真空中での直流グロー放電又
は高周波プラズマを利用してて薄膜形成を行う方
法であるため、残留ガスの取り込み、不純物の混
入などによつて、強磁性体薄膜層の結晶性に悪影
響を及ぼし、角形比が小さくなるなど、磁性特性
上に欠点があつた。又放電状態の不均一性に起因
する膜品質及び磁気特性上のバラツキ、不均一性
などの難点を有し、高性能高密度記録用の磁気記
録媒体としては、いまだ解決しなければならない
問題点を多く残していた。 本発明は上記の如き現状に鑑み、高密度記録に
適した抗磁力、角形比ともに大きい磁気特性を有
し、かつ磁気ヘツドへの接触走行によつても磁性
層の剥離、脱落、損傷がなく、繰り返し使用に耐
えうる磁気記録媒体を高速度で連続的に製造する
ことができる製造方法を提供することを目的とし
てなされたものである。 即ち、本発明の要旨は、８×10^-4〜１×10^-10
トールの高真空に於て、高分子材料からなる可撓
性の基材上に、強磁性金属原子から構成されるク
ラスターイオンに100eVから10KeVの範囲の運動
エネルギーを付与してビームになしたクラスター
イオンビームを上記基材上に入射せしめて強磁性
金属からなる磁性層を蒸着形成せしめ、次いで８
×10^-4〜１×10^-10トールの高真空中に於て、イ
オンプレーテイング法にもとづいて強磁性金属の
原子状粒子イオンに1eVから10KeVの範囲の運動
エネルギーを付与してビーム状になし、前記磁性
層の上に入射せしめて該磁性層上に強磁性金属蒸
着層を形成せしめることを特徴とする磁気記録媒
体の製造方法に在する。 本発明に於いて使用される高分子材料からなる
可撓性の基材とは、ポリ塩化ビニル、ポリフツ化
ビニル、酢酸セルロース、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリ
アミド、ポリイミド、ポリエーテルサルホン、ポ
リパラバン酸等の高分子材料から形成された可撓
性を有するシート、フイルム、テープなどの基材
である。基材の厚みとしては4μ〜100μの範囲が
好ましく、特に好ましくは4μ〜30μである。 本発明における強磁性金属としては、鉄、ニツ
ケル、コバルトの金属単体や、鉄、ニツケル、コ
バルトの群から選ばれた一種以上の金属を含有す
る合金もしくは混合物が挙げられる。そして、鉄
の合金としては、鉄とコバルト、ニツケル、マン
ガン、クロム、銅、金、チタンなどの合金、コバ
ルトの合金としては、コバルトとリン、クロム、
銅、ニツケル、マンガン、金、チタン、イツトリ
ウム、サマリウム、ビスマスなどとの合金、ニツ
ケルの合金としてはニツケルと銅、亜鉛、マンガ
ンなどとの合金があげられる。又、上記鉄、コバ
ルト又はニツケルと他の元素との混合物として
は、該他の元素がリン、クロム、銅、亜鉛、金、
チタン、イツトリウム、サマリウム、ビスマスな
どの一種以上である混合物が挙げられる。 次に本発明におけるクラスターイオンビーム蒸
着法とは８×10^-4トールから１×10^-10トールの
高真空に排気された真空槽内に於いて、強磁性金
属材料が供給された噴出孔を有する密閉型ルツボ
を加熱し、ルツボ内蒸気圧を10^-2トール以上とし
て前記噴出孔から蒸気を噴出せしめることによつ
て500個〜2000個の該材料の原子から構成される
クラスターを形成し、更に該クラスターを電子衝
撃により電離してクラスターイオンとし、該クラ
スターイオンを電界効果により集中、加速して、
100eV〜10KeVの高エネルギーが付与されたクラ
スターイオンビームとなし、該クラスターイオン
ビームを前記基材表面上に射突せしめることによ
つて強磁性金属の薄膜を形成する蒸着法である。
該クラスターイオンビーム蒸着法は、基材表面に
射突される主として強磁性金属原子からなるクラ
スターイオンが射突時のエネルギーで個々の原子
状粒子に分解して表面上を移動するマイグレーシ
ヨン効果、又該表面に射突したときのエネルギー
の一部が熱エネルギーに変換されて局部的に温度
を上昇させるいわゆる蒸着膜表面の自己加熱効果
及びイオンの存在による化学的活性効果などによ
つて、薄膜が形成されるため、結晶性の良好な磁
性薄膜がえられるとともに、上記効果により特に
基材加熱という操作を必要としないということ
で、ポリエチレンテレフタレートの如き低軟化温
度の高分子材料を基材として用いる磁気記録媒体
に好適に適用できるのである。 尚、上記真空度は、８×10^-4トールより低くな
ると強磁性金属原子を選択的にイオン化しにくく
なると共に、グロー放電し易くなり、クラスター
イオンンビール蒸着しにくくなり、逆に１×
10^-10トールより高くすることは事実上困難であ
るからこの範囲に限定される。又、クラスターイ
オンに付与するエネルギーは、100eVより小さく
なるとイオン化された強磁性金属原子が基材に射
突した際のエネルギーが小さく基材に強固に付着
しなくなり、且つ結晶の成長も遅くなり、逆に
10KeVより大きくなると基材に射突する際のエ
ネルギーが大きくなりすぎて、基材の高分子材料
が溶融したり破壊されるようになると共に基材上
に形成された強磁性金属が破壊されるようになる
ので100eV〜10KeVの範囲に限定される。 次に本発明における高真空イオンプレーテイン
グ法とは、８×10^-4トールから１×10^-10トール
の高真空に排気された真空槽内に於て、開放型の
ルツボに強磁性金属材料を供給し、これを抵抗加
熱、電子ビーム加熱、電子ボンバード加熱、誘導
加熱等の手段にて加熱し、該金属材料を蒸気化せ
しめ、次いで、電子放射源から放出される電子を
電界加速し、上記蒸気粒子と衝突させることによ
りこれをイオン化し、更にイオン化蒸気粒子を電
界効果により加速して1eV〜10KeVの高エネルギ
ーを付与して前記基材表面上に衝突せしめて薄膜
を形成する方法である。 上記イオンプレーテイング法における真空度及
び強磁性金属の原子状粒子イオンに付与するエネ
ルギーの範囲は、クラスターイオンビームを行う
際と同様の理由により上記範囲に限定される。 以下、図面により本発明の磁気記録媒体の製造
方法について説明する。 第１図は本発明の製造方法で製造される磁気記
録媒体の一例を示す断面図であり、高分子材料か
らなる可撓性の基材１の上にクラスターイオンビ
ーム蒸着法により形成された強磁性金属からなる
磁性層２が設けられ、その上に高真空イオンプレ
ーテイング法により形成された強磁性金属からな
る磁性層３が設けられたものである。 そして上記磁性層２の厚さとしては10〜3000オ
ングストローム、特に100〜1000オングストロー
ムとするのが好ましく、又、上記磁性層３の厚さ
としては100〜１ミクロン、特に200〜5000オング
ストロームとするのが好ましい。 次に第２図は本発明の製造方法を実施するため
の装置の一例を示す説明図であり、真空槽４内の
真空室４１は排気口４２に連結される排気系装置
（油回転ポンプ、油拡散ポンプ等で構成されてい
るが図示されていない）によつて、１×10^-10ト
ールまでの高真空に排気することが可能になされ
ている。 高分子材料からなるフイルム状基材５は、供給
ロール５１、ガイドロール６，６′，６″及び巻取
りロール５２から構成されるフイルム基材の送り
機構により連続走行される。（但し、モーター、
ギア等からなるロール駆動系装置は図示されてい
ない）。又基材５の走行配置は図に示されるよう
にクラスターイオンビーム源７及びイオンプレー
テイング用イオン源８により逐次磁性層を形成し
得るように、かつ、クラスターイオンビーム９及
び原子状粒子イオンビーム１０が該基材５に対し
て特定の方向から入射するように、ガイドロール
６，６′，６″で調節するようになされている。 更に、基材５を介して、クラスターイオン源７
及びイオン源８にそれぞれに対向してクラスター
イオン及び原子状粒子イオンを電界加速するため
の加速電極１１，１２が配置され、これらの電源
１３により負の直流電圧が印加されるようになつ
ている。 第３図は、第２図におけるクラスターイオン源
７の構造を示す模型図であり、該クラスターイオ
ン源７はクラスター発生部２０とイオン化部２１
により構成されている。 クラスター発生部２０は、蒸気噴出孔２２を有
する密閉型ルツボ２３と熱電子放出用フイラメン
ト２４及び電界制御のためのガード２５により構
成されている。そしてクラスターの発生は真空槽
４外に配置されている電源２６によりフイラメン
ト２４を通電加熱し熱電子を放出せしめ次いで電
源２８によりフイラメント２４を負の直流電圧を
印加して該熱電子をルツボ２３外壁に衝撃せしめ
ることで加熱し、ルツボ２３内に供給されている
強磁性金属２９を蒸気化し噴出孔２２から該蒸気
を噴出せしめてクラスター化させるのである。 イオン化部２１は、熱電子放出用フイラメント
３０と放出された電子を電界加速する網状電極３
１及び電界制御のためのガード３２により構成さ
れている。このイオン化部２１では電源３３によ
りフイラメント３０を通電加熱せしめて熱電子を
放出させ、かつ該フイラメント３０に電源３５に
負の直流電圧を印加し網状電極３１を接地するこ
とで該電子を電界加速し、クラスター発生部２０
で発生したクラスターに衝撃しこれをイオン化す
るのである。 イオン化されたクラスターイオンは、第２図に
於ける加速電源１１により運動エネルギーが付与
され加速され基材５表面に射突し、磁性層が形成
されるのである。 第４図は第２図にて示した高真空イオンプレー
テイングを行うイオン源の構造を示したものであ
る。 図において、４０は電子ビーム蒸発源であり、
180゜偏向Ｅガン４３、水冷銅ハース４４、及び蒸
発源材料４５とからなつている（但し、電源等は
図示されていない）。 ４６は蒸気遮蔽用の邪魔板であり、図示された
ように進んだ蒸気流４７は、イオン化部４８にて
イオン化される。イオン化部４８は、熱電子放出
用フイラメント４９、電子を電界加速するための
メツシユ状電極５０及び電界制御のためのガード
５３より構成されている。 該イオン源の動作は、Ｅガン４３により蒸発源
材料４５を加熱蒸発せしめ、真空槽４外に配置さ
れている電源５４及び５５によりフイラメント４
９を通電加熱し、熱電子を放出せしめるととも
に、負の直流電圧を印加し、該電子を電界加速す
ることで該蒸気粒子をイオン化せしめ、該蒸気粒
子イオンを第２図の加速電極１２にて電界加速し
運動エネルギーを付与して、ビーム状になすので
ある。加速された第２図に示される原子状粒子イ
オンビームは、前工程においてクラスターイオン
ビームの射突により磁性層が形成されている基材
５に射突し、上記磁性層の上にさらに高真空イオ
ンプレーテイングによる磁性層が形成されるので
ある。 本発明における磁気記録媒体の製造は上記の如
くして行われ、基材上に強磁性金属からなる磁性
層がクラスターイオンビーム蒸着法により蒸着形
成され、次いで強磁性層が高真空イオンプレーテ
イング法により蒸着形成されるのであるが、上記
クラスターイオンビーム蒸着に際してはクラスタ
ーイオンビームを基材面に対して斜めから入射せ
しめるのが得られる記録媒体の磁気特性、特に抗
磁力の増大等に好ましく、さらに、イオンプレー
テイング法における原子状粒子イオンビームの入
射方向もクラスターイオンビームの入射方向と同
じにするのがより好ましい結果をあたえるのであ
る。 本発明の製造方法は上述の通りであり、クラス
ターイオンビーム法と蒸着面積を大きくとれる高
真空イオンプレーテイング法との組合せであるた
め、蒸着速度を大きくして連続的に蒸着すること
により早い速度で製造することができ、さらにク
ラスターイオンビーム等のビームの入射方向を調
整して結晶粒の成長方向を制御し得る結果、磁化
容易軸を特定方向に配向制御することが可能にな
り磁気特性、特に抗磁力の制御や増大に役立つ。
又、得られた磁気記録媒体は高真空中で磁性層が
形成されるため不純物混入、導入ガスの取り込み
等がなく、結晶性が良好で磁性特性、特に角形比
が良好であり、又、基材に接する第１の磁性層が
クラスターイオンビームで形成されるため、基材
と磁性層の密着強度が大となり、且つ他の薄膜形
成法による磁性層と比較して、パツキング密度が
大となり、通常0.75以上となる等の結果、磁性層
の使用時に於ける剥離、脱落、損傷がなく性能が
大きく改善されている。 以下、本発明の実施例について説明する。 実施例 １ 第２図に示した磁気記録媒体の連続製造装置を
用いて下記に示した条件にて、磁気記録媒体を得
た。 基材：ポリエチレンテレフタレートフイルム
（厚さ９ミクロン） 磁性層形成材料：コバルト（純度99.9％） フイルム送り速度：10mm／min 装置動作条件：第１表に示した通り

【表】 得られた磁気記録媒体につき、基材と強磁性薄
膜層の密着強度をセロハアンテープによる剥離試
験により調べたところ全く剥離を生じなかつた
（０／100）。更に市販のオープンリール型テープ
レコーダーを用いて、走行速度9.5cm／sec、再生
状態の使用条件でエンドレステープ状にした該磁
気記録媒体の強磁性薄膜の磨耗試験を行つたとこ
ろ、100回の繰り返し再生に於いても肉眼で明瞭
な磨耗跡が認められなかつた。更に該磁気記録媒
体につき、その磁気特性を直流磁化測定装置によ
り測定した結果、 抗磁力 Hc＝6900e（エルステツド） 残留磁束密度 Br＝9100ガウス 角形比 γ＝0.95 であり、高密度記録録化に必要な高抗磁力、高角
形比の磁気記録媒体が得られた。 比較例 １ 第２図に示した装置に於いて、７と８を共にク
ラスターイオン源とした以外は実施例１のクラス
ターイオンビームと同じ条件で蒸着し、磁気特性
を測定した。結果は次の通りである。 薄膜の厚さ 約1000Å 剥離試験 ０／100 抗磁力 Hc＝6900e（エルステツド） 残留磁束密度 Br＝9100ガウス 角形比 γ＝0.95 比較例 ２ 第２図に示した装置に於いて、７と８を共にイ
オンプレーテイング源とした以外は実施例１のイ
オンプレーテイングと同じ条件で蒸着し、磁気特
性を測定した。結果は次の通りである。 薄膜の厚さ 約1700Å 剥離試験 27／100 抗磁力 Hc＝6200e（エルステツド） 残留磁束密度 Br＝6500ガウス 角形比 γ＝0.89

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法で得られる磁気記録
媒体の一例を示す断面図、第２図は本発明の磁気
記録媒体の製造方法に用いられる装置の一例を示
す模型図、第３図は第２図におけるクラスターイ
オン源７の構造を示す模型図、第４図は第２図に
おけるイオンプレーテイング用イオン源８を示す
模型図である。 １……可撓性の基材、２……クラスターイオン
ビーム蒸着法による強磁性金属からなる磁性層、
３……高真空イオンプレーテイング蒸着法による
強磁性金属からなる磁性層、４１……真空室、４
２……排気口、５……基材、７……クラスターイ
オン源、８……イオンプレーテイング用イオン
源、９……クラスターイオンビーム、１０……原
子状粒子イオンビーム、１１，１２……加速電
極、１３……電源、２０クラスター発生部、２２
……蒸気噴出孔、２３……密閉型ルツボ、２４，
３０……熱電子放出用フイラメント、２１……イ
オン化部、３１……網状電極、２６，２８，３
３，３５……電極、４０……電子ビーム蒸発源、
４３……180゜偏向Ｅガン、４５……蒸発源材料、
４６……邪魔板、４７……蒸気流、４８……イオ
ン化部、４９……熱電子放出用フイラメント、５
０……メツシユ状電極、５４，５５……電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ ８×10^-4〜１×10^-10トールの高真空に於て、
   高分子材料からなる可撓性の基材上に、強磁性金
   属原子から構成されるクラスターイオンに100eV
   から10KeVの範囲の運動エネルギーを付与して
   ビーム状になしたクラスターイオンビームを上記
   基材上に入射せしめて強磁性金属からなる磁性層
   を蒸着形成せしめ、次いで８×10^-4〜１×10^-10
   トールの高真空中に於て、イオンプレーテイング
   法にもとずいて強磁性金属の原子状粒子イオンに
   1eVから10KeVの範囲の運動エネルギーを付与し
   てビーム状になし、前記磁性層の上に入射せしめ
   て該磁性層上に強磁性金属蒸着層を形成せしめる
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。