JPH09143601A - 金属磁性材およびこれを用いた磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スプラッシュを起こしにくい金属磁性材を提
供する。また、このような金属磁性材を用い、ドロップ
アウトの少ない磁気記録媒体を製造する方法を提供す
る。 【解決手段】 内部の空孔の量および大きさが小さい、
具体的には、みかけの比重が理論比重の９８％以上とな
された金属磁性材を非磁性支持体上の一主面に金属磁性
薄膜を形成するための原料として用いる。磁性層として
Ｃｏ−Ｎｉ系合金薄膜を形成する場合には、金属磁性材
として、Ｃｏ−Ｎｉ系合金よりなり、みかけの比重が
８．７５以上であるものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆる金属磁性
薄膜型の磁気記録媒体の磁性層を形成するための金属磁
性材に関し、また、これを用いた磁気記録媒体の製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、磁気記録媒体としては、非磁
性支持体上に、酸化物磁性粉末あるいは合金磁性粉末等
の粉末磁性材料を塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、
ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂等
の有機結合剤中に分散させた磁性塗料を塗布、乾燥する
ことにより作成される塗布型の磁気記録媒体が広く使用
されている。

【０００３】これに対して、高密度磁気記録への要求の
高まりと共に、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ
−Ｏ等の金属磁性材料を、メッキや真空薄膜形成手段
（真空蒸着法やスパッタリング法、イオンプレーティン
グ法等）によってポリエステルフィルムやポリアミド、
ポリイミドフィルム等の非磁性支持体上に直接被着し
た、いわゆる金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が提案され
注目を集めている。

【０００４】この金属磁性薄膜型の磁気記録媒体は抗磁
力や角形比等に優れ、短波長での電磁変換特性に優れる
ばかりでなく、磁性層の厚みをきわめて薄くできるた
め、記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さいこと、
磁性層中に非磁性材である結合剤を混入する必要が無い
ため、磁性材料の充填密度を高めることができることな
ど、数々の利点を有している。

【０００５】さらに、この種の磁気記録媒体の電磁変換
特性を向上させ、より大きな出力を得ることが出来るよ
うにするために、該磁気記録媒体の磁性層を形成する場
合、磁性層を斜めに蒸着するいわゆる斜方蒸着が提案さ
れ実用化されている。

【０００６】なお、磁性層を斜めに蒸着するには、ルツ
ボ内の金属磁性材料を蒸気化させ、この蒸気の入射角度
をシャッターやマスクにて規制しながら、連続的に走行
する非磁性支持体に対して被着させればよい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな蒸着を連続して長時間を行う場合には、ルツボ内
に、所望の材料よりなる金属磁性材を順次供給すること
が行われている。

【０００８】しかしながら、補給された金属磁性材がル
ツボ内で溶融されるに際しては、該金属磁性材の中に含
有されていた酸化物やカーボン等の不純物、あるいは、
該金属磁性材の内部の微小な空孔に閉じこめられていた
空気やガス成分によって、突沸（スプラッシュ）が発生
してしまうことがある。

【０００９】そして、このスプラッシュによる飛沫が、
非磁性支持体にまで達すると、磁性層に微小な熱負けが
生じ、当たり不良やドロップアウトの原因となってしま
う。

【００１０】そこで、本発明はかかる従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、スプラッシュを起こしにくい
金属磁性材を提供することを目的とし、また、このよう
な金属磁性材を用い、ドロップアウトの少ない磁気記録
媒体を製造する方法を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金属磁性材
は、上述の目的を達成するために提案されたものであ
り、非磁性支持体上の一主面に金属磁性薄膜を形成する
ための原料として用いられ、みかけの比重が理論比重の
９８％以上となされたものである。

【００１２】ここで、「みかけの比重」とは、所定の形
状を有する金属磁性材の体積と重さから実際に測定され
る比重である。一方、「理論比重」とは、金属磁性材を
構成する各元素の比重と該元素の含有率とから算出され
る比重である。したがって、理論比重Ｄp は、金属磁性
材が元素Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｎから構成されるなら
ば、構成元素Ａ、Ｂ、Ｃ、・・・、Ｎの比重をそれぞれ
Ｄa 、Ｄb 、Ｄc 、・・・Ｄn とし、各構成元素Ａ、
Ｂ、Ｃ、・・・、Ｎの含有率をそれぞれＷa 、Ｗb、Ｗc
、・・・、Ｗn として、 理論比重Ｄp ＝Ｄa ×Ｗa ＋Ｄb ×Ｗb ＋Ｄc ×Ｗc ＋・・・＋Ｄn ×Ｗn ・・・（１） にて示すことができる。

【００１３】金属磁性材のみかけの比重は、不純物の種
類や含有率によって大きく影響を受けるが、微少な不純
物の含有率まで考慮して理論比重を算出しても、通常、
この理論比重とは完全には一致しない。これは、金属磁
性材が空孔を有するためであり、この空孔の量や大きさ
によって、みかけの体積が増大するためである。

【００１４】即ち、金属磁性材のみかけの比重を理論比
重の９８％以上とするには、空孔の量や大きさを小さく
すればよい。なお、空孔の量や大きさを制御するには、
所定形状の金属磁性材を製造するに際し、溶融後の鍛造
条件、圧延条件、その他の２次的な加熱条件等を調整す
ればよい。

【００１５】そして、上述の金属磁性材は、非磁性支持
体上の一主面に、真空蒸着法によって金属磁性薄膜を形
成するに際して、該金属磁性薄膜の原料として用いられ
るものである。

【００１６】通常、金属磁性薄膜を成膜するに際して
は、真空蒸着装置の成膜室内でベースフィルム（非磁性
支持体）を連続的に走行させておき、ルツボ内にて、所
定の金属磁性材料よりなるインゴットを溶融させ、蒸気
化させて、これを非磁性支持体に被着させる。そして、
この成膜時には、ルツボ内の金属磁性材料が消費される
ため、順次、ルツボ内に金属磁性材を供給する必要があ
る。供給される金属磁性材の形状やサイズは任意であ
り、ペレット状であっても、ワイヤ状であっても、丸棒
状であってもよい。

【００１７】これら金属磁性材は、成膜中に供給される
ため、ルツボ内で溶融される際に、スプラッシュを発生
させないことが望まれる。そこで、本発明では、金属磁
性材として、空孔の量および大きさが小さな金属磁性
材、具体的には、みかけの比重が理論比重の９８％以上
であるものを用いるのである。なお、金属磁性材の中に
含有される酸化物やカーボン等の不純物もスプラッシュ
の原因になることから、金属磁性材中に含有される不純
物も低減させておくことが望ましい。

【００１８】また、金属磁性材を構成する材料は、通
常、磁気記録媒体の磁性層を形成するために使用される
ものであれば如何なるものであってもよい。例示すれ
ば、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉなどの強磁性金属材料、Ｆｅ−Ｃ
ｏ，Ｃｏ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ，Ｆｅ−Ｃｕ，Ｃｏ
−Ｃｕ，Ｃｏ−Ａｕ，Ｃｏ−Ｐｔ，Ｍｎ−Ｂｉ，Ｍｎ−
Ａｌ，Ｆｅ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｃｒ，Ｎｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｃｒ，Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ，Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ
等の強磁性合金材料が挙げられる。なお、成膜される金
属磁性薄膜は、このような金属磁性材を用いて、単層膜
を形成してもよいし、多層膜を形成してもよい。

【００１９】例えば、磁性層としてＣｏ−Ｎｉ系合金薄
膜を形成する場合には、金属磁性材として、Ｃｏ−Ｎｉ
系合金よりなり、みかけの比重が８．７５以上であるも
のを用いればよい。みかけの比重が８．７５以上である
金属磁性材は、Ｃｏの比重を８．９０、Ｎｉの比重を
８．９０とすると、他に多少の不純物を含有していたと
しても、理論比重の９８％以上の比重を有するものとな
る。

【００２０】ところで、上述のような磁性層が形成され
る非磁性支持体としては、ポリエステル類、ポリオレフ
ィン類、セルロース類、ビニル類、ポリイミド類、ポリ
カーボネート類に代表されるような高分子材料によって
形成される高分子基板や、アルミニウム合金、チタン合
金からなる金属基板、アルミガラス等のセラミックス基
板、ガラス基板等が挙げられ、その形状も何等限定され
ない。但し、本発明を適用して磁気テープを製造する場
合には、非磁性支持体として、ポリエチレンテレフタレ
ートフィルム、ポリエチレンナフタレートフィルム、ア
ラミドフィルム等を用いて好適である。また、これらの
フィルムには、表面粗度を制御するためにフィラーが内
添されていてもよいし、表面に表面粗度を制御するため
の層が形成されていてもよい。

【００２１】さらに、非磁性支持体と金属磁性薄膜間、
あるいは、金属磁性薄膜が多層膜よりなる場合には、各
層間の付着力向上、並びに抗磁力の制御等のため、下地
層または、中間層を設けてもよい。また、例えば、磁性
層表面近傍が耐蝕性改善等のために酸化物となっていて
もよい。

【００２２】また、金属磁性薄膜上には保護膜層が形成
されてもよく、この材料としては、通常の金属磁性薄膜
用の保護膜として一般に使用されるものであれば如何な
るものであってもよい。例示すれば、カーボンの他、Ｃ
ｒＯ₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ 、ＢＮ、Ｃｏ酸化物、ＭｇＯ、Ｓｉ
Ｏ₂ 、Ｓｉ₃ Ｏ₄ 、ＳｉＮ_x 、ＳｉＣ、ＳｉＮ_x −Ｓｉ
Ｏ₂ 、ＺｒＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、ＴｉＣ等があげられる。こ
れらの単層膜であってもよいし多層膜、あるいは複合膜
であってもよい。

【００２３】もちろん、本発明を適用して製造される磁
気記録媒体の構成はこれに限定されるものではなく、必
要に応じて非磁性支持体上に下塗層が形成されたり、非
磁性支持体における金属磁性薄膜が成膜された面とは反
対側の主面にバックコート層を設けたり、金属磁性薄膜
または保護膜表面に潤滑剤や防錆剤等よりなるトップコ
ート層を形成したりしてもよい。

【００２４】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について説明
するが、本発明がこの実施例に限定されるものではない
ことはいうまでもない。

【００２５】先ず、本実施例において金属磁性薄膜を形
成するために使用した真空蒸着装置の構成について説明
する。

【００２６】図１に示されるように、この真空蒸着装置
においては、頭部と底部にそれぞれ設けられた排気口１
５から排気されて内部が減圧可能となされた成膜室１内
に、図中ａ方向に定速回転する送りロール３と、図中ｂ
方向に定速回転する巻取りロール４とが設けられ、これ
ら送りロール３から巻取りロール４にテープ状の非磁性
支持体２が順次走行するようになされている。

【００２７】これら送りロール３から巻取りロール４に
向かって非磁性支持体２が走行する中途部には、上記各
ロール３，４の径よりも大径となされた冷却キャン５が
設けられている。この冷却キャン５は、上記非磁性支持
体２を図中下方に引き出すように設けられ、図中ｃ方向
に定速回転する構成とされる。

【００２８】なお、送りロール３、巻取りロール４およ
び冷却キャン５は、それぞれ非磁性支持体２の幅と略同
じ長さからなる円筒状をなすものである。また、冷却キ
ャン５には、内部に図示しない冷却装置が設けられ、非
磁性支持体２の温度上昇による変形等を抑制し得るよう
になされている。

【００２９】したがって、この真空蒸着装置の成膜室１
内では、非磁性支持体２が、送りロール３から順次送り
出され、さらに上記冷却キャン５の周面を通過し、巻取
りロール４に巻取られるようになされている。

【００３０】また、成膜室１内には、冷却キャン５の下
方に、該冷却キャン５の幅と略同一の幅を有するルツボ
８が設けられ、このルツボ８内に金属磁性材料９が充填
されている。さらに、このルツボ８には、ペレット供給
手段１３からペレット１４が供給されるようになされて
いる。

【００３１】一方、成膜室１の側壁部には、上記ルツボ
８内に充填された金属磁性材料９を加熱蒸発させるため
の電子銃１０が取り付けられる。この電子銃１０は、当
該電子銃１０より放出される電子線Ｘが上記ルツボ８内
の金属磁性材料９に照射されるような位置に配設され
る。そして、この電子銃１０によって蒸発した金属磁性
材料９が上記冷却キャン５の周面を定速走行する非磁性
支持体２上に磁性層として被着形成されるようになって
いる。

【００３２】また、冷却キャン５とルツボ８との間であ
って該冷却キャン５の近傍には、シャッタ１１が、上記
冷却キャン５の周面を定速走行する非磁性支持体２の所
定領域を覆う形で配設されている。このシャッタ１１に
より、蒸発した金属磁性材料９が非磁性支持体２に対し
て所定の角度範囲で斜めに蒸着されるようになる。

【００３３】さらに、成膜室１の側壁部にはガス導入口
１２が設けられ、成膜室１内に所望のガスを所望の流量
にて供給できるようになされている。

【００３４】以上のような構成を有する真空蒸着装置に
よって、非磁性支持体２に金属磁性薄膜を成膜するに
は、排気口１５より成膜室１内の排気を行って所定の真
空度を保つ一方、金属磁性薄膜の磁気特性、耐久性、耐
候性の向上を目的として、ガス導入口１２より酸素ガス
を所定の流量にて導入する。そして、送りロール３、冷
却キャン５、巻取りロール４をそれぞれ所定の速度で回
転させ、非磁性支持体２を冷却キャン５の周面に走行さ
せる。また、電子銃１０から放出される電子線Ｘによっ
てルツボ８内の金属磁性材料９を加熱蒸発させ、シャッ
タ１１により入射角度を規制しながら、走行する非磁性
支持体２に被着させればよい。

【００３５】なお、金属磁性材料９としては、成膜開始
前に予めルツボ８内に予め入れておいたインゴットを溶
融したものが用いられるが、成膜によって消費されるた
め、順次、金属磁性材を補給する必要があり、ここで
は、ペレット供給手段１３からペレット１４が供給され
る。ペレット１４としては、直径１０ｍｍ、長さ１０ｍ
ｍの円筒状のものを用いた。

【００３６】実施例１〜５ ここでは、以上のような構成を有する真空蒸着装置を用
いて金属磁性薄膜を成膜するに際し、成膜中にルツボ８
内に補給される金属磁性材のみかけの比重を異ならせ
た。以下、実際に磁気テープを製造する工程を順を追っ
て説明する。

【００３７】先ず、厚さ１０μｍ、幅１５０ｍｍのポリ
エチレンテレフタレートフィルムを用意し、このフィル
ムの表面粗度を調整するために、アクリル酸エステルを
主成分とする水溶性ラテックスを塗布して下塗り層を形
成した。これによって、表面に１０００万個／ｍｍ₂ な
る突起密度が形成された。これを非磁性支持体２とす
る。

【００３８】そして、前述した真空蒸着装置の成膜室１
を７×１０^-2Ｐａなる真空度に保ちながら、該成膜室１
内に酸素ガスを２５０ｃｃ／ｍｉｎなる流量にて導入
し、上記の非磁性支持体２を２５ｍ／分なる速度にて冷
却キャン５の周面上を走行させた。

【００３９】また、ルツボ８内では、Ｃｏ₉₀−Ｎｉ
₁₀（数字は重量％を示す。）合金よりなるインゴットを
溶融させ、得られた金属磁性材料９を蒸発させた。そし
て、この蒸気を、入射角度が４５°〜９０°となるよう
にして非磁性支持体２に被着させ、金属磁性薄膜を２０
０ｎｍなる厚さに成膜した。

【００４０】この成膜に際しては、ルツボ８内の金属磁
性材料９が消費されるため、順次、ペレット供給手段１
３からペレット１４が補給されることとなるが、ここで
は、このペレット１４として、組成は同一であるが、み
かけの比重が互いに異なる５種類のもの（サンプルペレ
ットＡ〜Ｅ）を用いた。

【００４１】通常、みかけの比重の値は、不純物の含有
量に大きく影響されるが、上述のサンプルペレットＡ〜
Ｅにおいては、同一の組成を有するものであることか
ら、この場合のみかけの比重は、その内部の空孔の量や
大きさによって異なっていると考えてよい。ここでは、
不純物の含有量が等しくなるように、供給の溶解ロット
を使用し、ペレット作製時の条件、特に溶融後の鍛造条
件や圧延条件、その他の２次的な加熱条件等によって、
空孔の量や大きさを異ならせた。

【００４２】サンプルペレットＡ〜Ｅの組成を表１に示
し、みかけの比重を表２に示す。なお、みかけの比重
は、島津製作所社製、商品名：ＳＧＭ−２１０Ｕなる測
定器によって測定した。

【００４３】

【表１】

【００４４】

【表２】

【００４５】一方、Ｃｏの比重８．９０、Ｎｉの比重
８．９０、その他の元素の比重を日本真空社版の真空ハ
ンドブック記載の値として、表１に示される組成を有す
るペレットの理論比重を求めると、８．８９４となる。
なお、表２には、理論比重を１００％として、各サンプ
ルペレットＡ〜Ｅのみかけの比重が何％にあたるかを併
せて示した。

【００４６】以上のようにして、サンプルペレットＡ〜
Ｅを用いて、それぞれ金属磁性薄膜の成膜を行った後、
非磁性支持体２の金属磁性薄膜形成面とは反対側の面
に、カーボンとウレタン系結合剤を主体とするバックコ
ート層を０．６μｍなる厚さに形成した。さらに、金属
磁性薄膜上には、パーフルオロポリエーテルよりなるト
ップコート層を形成した。そして、これを８ミリ幅に裁
断して磁気テープを得た。

【００４７】ここでは、金属磁性薄膜の成膜時に、サン
プルペレットＡを用いて作製された磁気テープを実施例
１のサンプルテープとし、サンプルペレットＢを用いて
作製された磁気テープを実施例２のサンプルテープ、サ
ンプルペレットＣを用いて作製された磁気テープを実施
例３のサンプルテープ、サンプルペレットＤを用いて作
製された磁気テープを実施例４のサンプルテープ、サン
プルペレットＥを用いて作製された磁気テープを実施例
５のサンプルテープとした。

【００４８】比較例１，２ 本比較例では、金属磁性薄膜の成膜時に補給される金属
磁性材として、実施例１〜５のサンプルテープを作製す
るために用いられたもの（サンプルペレットＡ〜Ｅ）と
はみかけの比重がさらに異なるものを用いた。

【００４９】具体的には、金属磁性薄膜の成膜時に、組
成はサンプルペレットＡ〜Ｅと同一で、みかけの比重が
表２に示されるようなサンプルペレットＦ、サンプルペ
レットＧをルツボ８内に供給した以外は、実施例１〜実
施例５と同様にしてサンプルテープを作製した。なお、
サンプルペレットＦを用いて作製された磁気テープを比
較例１のサンプルテープとし、サンプルペレットＧを用
いて作製された磁気テープを比較例２のサンプルテープ
とする。

【００５０】特性の評価 ここで、以上のようにして作製された実施例１〜実施例
５、比較例１および比較例２のサンプルテープについ
て、ドロップアウトの測定を行った。

【００５１】この測定は、記録再生装置（ソニー社製、
商品名：ＥＶ−Ｓ９００）を改造したものを用いて、各
サンプルテープを再生走行させ、ドロップアウトの発生
回数をカウントすることによって行った。なお、ここ
で、ドロップアウトとは、再生出力レベルから−１６ｄ
Ｂ以上の出力劣化が１０μｓｅｃ以上続いた状態とす
る。また、測定は１０分間行い、１分あたりの回数とし
て示す。この結果を表３に示す。

【００５２】また、表３には、各サンプルテープを作製
するに際し、金属磁性薄膜の成膜時に発生したスプラッ
シュの状況も併せて示す。これは、金属磁性薄膜の成膜
時に目視によって観察したものである。

【００５３】

【表３】

【００５４】表３より、比較例１および比較例２のサン
プルテープにおいては、金属磁性薄膜の成膜時にスプラ
ッシュが発生し、ドロップアウトの発生回数も多くなっ
ているのに対し、実施例１〜実施例５のサンプルテープ
においては、金属磁性薄膜成膜時のスプラッシュの発生
が抑制され、ドロップアウトの発生回数が大幅に低減さ
れていることがわかる。

【００５５】なお、比較例１および比較例２のサンプル
テープにおいては、スプラッシュによって飛散した金属
磁性材料が非磁性支持体に到達することにより、熱負け
を発生している箇所が確認でき、この熱負けを起こした
箇所では、金属磁性薄膜が完全に欠落していることがわ
かった。これは、製品品質上問題となる。また、これら
のサンプルテープにおいては、目視によっては熱負けと
して観測されないが、顕微鏡によって確認できる程度の
微小な熱負けも多数発生しており、これがドロップアウ
トの原因となっている。

【００５６】このような熱負けが生じてしまったのは、
金属磁性薄膜の成膜時にルツボ８内に供給されたサンプ
ルペレットＦ，Ｇのみかけの比重が低いため、この内部
の空孔の量および大きさが大きく、スプラッシュが発生
しやすかったためである。

【００５７】これに対して、実施例１〜実施例５のサン
プルテープにおいては、みかけの比重が高い、即ち、空
孔の量および大きさが小さいサンプルペレットＡ〜Ｅを
用いて金属磁性薄膜の成膜が行われているため、スプラ
ッシュの発生が抑制され、この結果、ドロップアウトの
発生も抑制されたのである。特に、みかけの比重が理論
比重の９９％以上となされたサンプルペレットＣ〜Ｅを
用いると、ドロップアウトの発生回数が非常に小さな磁
気テープを作製できることがわかる。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、みか
けの比重が理論比重の９８％以上となされたペレット
は、溶融時にスプラッシュを起こしにくいため、これを
用いて金属磁性薄膜の成膜を行うと、ドロップアウトの
発生が抑制された磁気記録媒体を製造することが可能と
なる。

【００５９】したがって、本発明を適用すると、非常に
信頼性の高い磁気記録媒体を提供することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】真空蒸着装置の一構成例を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 成膜室 ６ 非磁性支持体 ５ 冷却キャン ９ 金属磁性材料 １０ 電子銃 １３ ペレット供給手段 １４ ペレット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 武俊 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 (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性支持体上の一主面に金属磁性薄膜
   を形成するための原料として用いられ、 みかけの比重が理論比重の９８％以上であることを特徴
   とする金属磁性材。
2. 【請求項２】 Ｃｏ−Ｎｉ系合金よりなり、みかけの比
   重が８．７５以上であることを特徴とする請求項１記載
   の金属磁性材。
3. 【請求項３】 非磁性支持体上の一主面に、真空蒸着法
   によって金属磁性薄膜を形成するに際し、 前記金属磁性薄膜の原料として、みかけの比重が理論比
   重の９８％以上である金属磁性材を用いることを特徴と
   する磁気記録媒体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記金属磁性材として、Ｃｏ−Ｎｉ系合
   金よりなり、みかけの比重が８．７５以上であるものを
   用いることを特徴とする請求項３記載の磁気記録媒体の
   製造方法。