JPH10162359A - 磁気記録媒体の製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 斜方蒸着法を使用した成膜装置の、蒸着開口
部の広さに限界があるため蒸着効率が低い。又、最大入
射角を規制するマスクに材料が付着して寸法変化が生じ
るため、所定の磁気特性のテープを長時間にわたり製造
するには、定期的な装置内のクリーニングが必要である
ため、生産効率が低下する。 【解決手段】 ２本の非磁性基体２３、２４をそれぞれ
走行させる２個の冷却キャンロール２１、２２を備える
とともに、これらの冷却キャンロール２１、２２がそれ
ぞれの回転軸が互いに平行で、かつ、微小な間隙Ｌをも
って並置されており、また、磁性材料蒸発源２５が前記
２個の冷却キャンロール間の中央下部に配設され、この
蒸発源からの蒸気流の第１の非磁性基体２３への最大入
射角θ_max1が第２の非磁性基体２４により規制され、か
つ、第２の非磁性基体２４への最大入射角θ_max2が第１
の非磁性基体２３により規制される構成とした。

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の製造
装置に関し、詳しくは、斜方蒸着法により非磁性基体上
に磁性材料を成膜するための装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気テープの記録密度は近年急速に高密
度化が図られている。この過程で、磁気テープは高抗磁
力、高磁束密度を有する酸化鉄テープ、メタルテープ及
び薄膜テープへと高性能なものに移行している。この磁
気テープの応用として、ＶＴＲ分野では、今後、デジタ
ル化、高精細化を達成するために特に薄膜テープが注目
されている。

【０００３】この薄膜テープとしては、磁性膜が斜方蒸
着法により形成された、いわゆる蒸着テープが実用化さ
れている。これは、具体的にはピアス型電子銃を用い
て、真空中で電子ビームをルツボ内のＣｏ、ＣｏＮｉな
どの磁性材料に照射して、これらの材料を溶融、蒸発さ
せ、酸素を導入しながら、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＩ（ポリ
イミド）、ＰＡ（ポリアミド）などのベースフィルム上
にＣｏＯ、ＣｏＮｉＯよりなる薄膜を形成することによ
り製造される。

【０００４】この斜方蒸着法を使用した、一般的な成膜
装置を図２に示す。図２において、真空槽１内に、巻出
しロール２、巻取りロール３、ガイドロール４、５及び
冷却キャンロール７がそれぞれ配置されており、これら
のロール間に非磁性基体、すなわちベースフィルム６が
巻回され、巻出しロール２から巻取りロール３に至るま
で、図中矢印方向に走行する。冷却キャンロール７の内
部には、図示しない冷却装置が設けられ、上記ベースフ
ィルム６への蒸着時に、温度上昇によるベースフィルム
６の変形などを防止している。

【０００５】また、冷却キャンロール７の下方には、磁
性材料１１を収容したルツボ８が配置され、真空槽１の
側壁には、この磁性材料１１を溶融、蒸発させるための
加熱装置として、例えば、ピアス型電子銃１２が配設さ
れている。さらに、冷却キャンロール７に外周面近傍に
は、マスク９、１０が配設され、マスク９により磁性材
料の蒸気流のベースフィルム６に対する最大入射角θ
_maxが規制され、マスク１０により同じく最小入射角θ
_minが規制されている。そして、ベースフィルム６が冷
却キャンロール７の外周面を走行している間に、所定の
角度に設定された最大及び最小入射角の範囲（この範囲
を、蒸着開口部という）で蒸発磁性材料がベースフィル
ム６の表面に付着し、磁性膜が形成される。このとき、
得られる磁性膜の磁気特性は、磁性材料の蒸気流の最大
入射角θ_max及び最小入射角θ_minにより決定される。一
般には、最大入射角θ_max＝９０°、最小入射角θ_min＝
４０°に設定されている。

【０００６】ピアス型電子銃１２から放出される電子ビ
ーム１３の制御は、ルツボ８に近接して配置され電子ビ
ーム１３の軌道で偏向磁界を印加する偏向マグネット１
４と、電子銃１２内の偏向マグネット１５により行われ
る。電子ビーム１３の照射位置はルツボ８の中央部で、
ベースフィルム６の幅方向に所定の周期で走査され、ル
ツボ８内の磁性材料１１を溶解し、蒸発させる。また、
ルツボ８に近接した偏向マグネットを設置せずに、電子
銃１２から放出された直進電子ビームを、電子銃１２内
の偏向マグネット１５のみを用いてルツボ８内で走査さ
せる方法もある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
斜方蒸着法においては、形成された磁性膜の磁気特性は
入射角依存性が大きく、蒸着開口部を広くすると、磁気
特性が大幅に劣化するため蒸着開口部の広さには限界が
ある。このため、磁性材料の全使用量に対するベースフ
ィルム上に付着する磁性材料の量、いわゆる、蒸着効率
が低く、生産性が非常に悪いという問題が生じる。さら
に、長時間蒸着を行うと、マスク９、１０に蒸発磁性材
料が堆積し、マスク９、１０の寸法を変化させることに
より、入射角が変化してしまう。上述したように、入射
角が変化すると磁性膜の磁気特性も変化するため、所定
の磁気特性の磁気記録媒体を長時間にわたり生産するこ
とができない。

【０００８】特に、最大入射角θ_maxを規制するマスク
９の寸法変化は磁気特性に与える影響が大きいだけに深
刻である。これを防ぐために、従来は、定期的にマスク
９の堆積物を除去しているが、これには、装置内の真空
を一旦解除し、また、ルツボの加熱も中断して作業を行
うため、生産効率が著しく低下するという問題があり、
改善が強く望まれている。また、蒸気流が例えばマスク
９の後方へ回り込むことにより装置内の内壁や防着板に
付着し、それらの付着膜の剥離により装置内に粉塵が飛
散し、それによってテープのドロップアウトが生じるた
め、同様に、工程を中断しての装置内のクリーニングが
必要であった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記の問題
を解消すべく種々検討を重ねた結果、従来の装置のよう
に１個の冷却キャンロールを設置するのではなく、２個
の冷却キャンロールを極めて近接させて配置し、その中
央下部に蒸発源を置けば、蒸発開口部が実質的に２倍に
拡張されることとなり、しかも２本の非磁性基体に同時
に、かつ、同一度条件で蒸着を行えるため蒸着効率及び
生産効率がともに向上するとの着想を得た。

【００１０】すなわち、本発明によれば、磁性材料の蒸
発源からの蒸気流を斜方蒸着法により非磁性基体上に堆
積させることにより磁性膜を形成する磁気記録媒体の製
造装置において、第１及び第２の非磁性基体をそれぞれ
走行させる２個の冷却キャンロールを備えるとともに、
これらの冷却キャンロールをそれぞれの回転軸が互いに
平行になるように、かつ、微小な間隙をもって並置され
ており、前記蒸発源が前記２個の冷却キャンロール間の
中央下部に配設され、前記蒸発源からの蒸気流の第１の
非磁性基体への最大入射角が前記第２の非磁性基体によ
り規制され、かつ、前記蒸発源からの蒸気流の前記第２
の非磁性基体への最大入射角が前記第１の非磁性基体に
より規制されるように構成したものが提供される。ま
た、上記の構成において、２個の冷却キャンロール間の
微小な間隙は、３ｍｍ以下であることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】上記の磁気記録媒体の製造装置と
しての成膜装置の構成の一例を図１に示す。なお、図
中、図２と同一の構成要素には同一の符号を付してあ
る。真空槽１’内には２個の冷却キャンロール２１、２
２が、互いの回転軸が平行で、かつ、各々の端面が面一
になるように並置されており、２個の冷却キャンロール
２１、２２の外周面が最も近接する箇所では極めて微小
な間隙即ち距離Ｌが設けられている。冷却キャンロール
２１の上部には巻出しロール３１、巻取りロール３２、
ガイドロール４１、４２が配設され、これらの各ロール
間に非磁性基体、例えばベースフィルム２３が巻回さ
れ、図に矢印で示す方向に走行する。一方、冷却キャン
ロール２２の上部にも同様に、巻出しロール３３、巻取
りロール３４、ガイドロール４３、４４が配設され、こ
れらの各ロール間に非磁性基体、例えば、ベースフィル
ム２４が巻回され、図に矢印で示す方向に走行する。す
なわち、冷却キャンロール２１においては、ベースフィ
ルム２３は時計回りに走行し、冷却キャンロール２２に
おいては、ベースフィルム２４は反時計回りに走行す
る。

【００１２】冷却キャンロール２１、２２の下方には、
それぞれ、マスク５１、５２が配設され、磁性材料蒸発
源２５からの蒸気流のベースフィルム２３、２４への最
小入射角θ_min1及びθ_min2を規制している。そして、冷
却キャンロール２１と２２との間の中央下部には磁性材
料の磁性材料蒸発源２５が収容されている。この構成に
おいて、電子銃１２からの電子ビーム１３のルツボ８内
の磁性材料蒸発源２５に照射することにより、磁性材料
を蒸発させる。このとき、ルツボ８からの蒸気流の密度
は蒸気流の進行方向に依存し、具体的には、ルツボ法線
方向（ルツボ直上方向）が最も大きく、法線方向から離
れる程小さくなる。一般に、蒸気流密度の角度分布Φ
（θ）は、次式（１）で示される。

【００１３】

【数１】Φ（θ）＝Φ（０）ｃｏｓⁿθ （１） ここで、Φ（０）：法線方向の蒸気流密度 θ ：法線方向に対する角度（°） ｎ＝１〜３の整数

【００１４】したがって、図１に示した装置において、
蒸着効率を向上させるためにはルツボ法線方向へ向かう
蒸気流を有効に非磁性基体２３、２４に付着させればよ
い。そのため、蒸気流が２個の冷却キャンロール２１、
２２の間隙を抜けることを防止する必要があり、この間
隙の距離Ｌは微小であればあるほどよい。具体的には、
製造する磁気記録媒体に対する要求特性の程度にもよる
が、Ｌ＝３ｍｍ以下であることが好ましい。Ｌが３ｍｍ
を超えると、蒸気が走行室に侵入し、内壁やガイドロー
ルに付着して、クリーニングを必要としたり、あるい
は、走行障害の原因となる場合がある。また、このルツ
ボ法線方向の蒸気流が各々の冷却ロール２１、２２を走
行するベースフィルム２３、２４に対する最大入射角の
蒸気流となるため、この最大入射角の蒸気流がベースフ
ィルム２３、２４に付着する以前に、これらのベースフ
ィルム２３、２４に冷却キャンロール２１、２２の間隙
を抜けて走行室へ侵入した蒸気が既に付着していると、
目的の磁気特性が得られない場合がある。

【００１５】そして、冷却キャンロール２１への蒸気流
の最大入射角θ_max1は隣接する冷却キャンロール２２を
走行するベースフィルム２４により規制され、逆に、冷
却キャンロール２２への蒸気流の最大入射角θ_max2は隣
接する冷却キャンロール２１を走行するベースフィルム
２３により規制されている。すなわち、磁気記録媒体の
磁気特性に多大な影響を与える最大入射角の規制を、固
定マスクではなく、走行するベースフィルムで行うた
め、従来のように蒸発磁性材料が固定マスクに堆積して
マスクの寸法変化が生じることがない。したがって、マ
スクの寸法変化に起因する入射角の変化が生じることが
なく、結果として、所定の特性の磁気記録媒体を長時間
にわたって生産することが可能となる。

【００１６】さらに、生産効率をあげるには、２個の冷
却キャンロール２１、２２をそれぞれ走行するベースフ
ィルム２３、２４への成膜を同時に開始し、かつ、同時
に終了することが必要である。このためには、各々の冷
却キャンロールへの蒸発量が同一でなければならず、具
体的には２個の冷却キャンロール２１、２２のルツボ８
に対する幾何学的配置が同一でなければならない。すな
わち、θ_min1＝θ_min2、θ_max1＝θ_max2であり、これは
ルツボ８を２個の冷却キャンロール２１、２２の中央下
部に配置することにより達成される。

【００１７】

【実施例】以下に示す実施例により、本発明を具体的に
説明する。 ＜実施例＞図１に示した装置を使用し、直径１，０００
ｍｍの２個の冷却キャンロール２１、２２を用いて、図
に示したルツボ８の位置（Ｘ、Ｙ）（ｍｍ）及び冷却キ
ャンロール２１、２２間の距離Ｌ（ｍｍ）を様々に変化
させて、酸素を導入しながら長さ１，０００ｍ、幅３０
０ｍｍのＰＥＴフィルムを各冷却キャンロールに走行さ
せて、フィルム上にＣｏＯの磁性膜を０．２μｍの厚さ
となるように蒸着した。又、蒸気流の入射角は各冷却キ
ャンロール共同一条件で、最大入射角は９０°、最小入
射角４０°とした。

【００１８】このときの蒸着効率の変化、成膜されたＣ
ｏＯ磁性膜のＨｃ、及び走行室のガイドロールや内壁へ
の付着状態を調べ、結果を表１に示した。Ｈｃは成膜開
始からフィルム送り１００ｍ、９００ｍにおける値を測
定した。また、蒸着効率は、（フィルム上に付着したＣ
ｏＯの全量／Ｃｏの全使用量）×１００（％）として示
し、各量は下記のようにして求めた。

【００１９】

【数２】 フィルム上に付着したＣｏＯの全量： 1,000m ×300mm ×0.2 μｍ×8.9g/cm³（Ｃｏの密度）
×2 ＝10.6kg Ｃｏの全使用量： 供給Ｃｏ量−（成膜開始時のルツボ重量−終了時のルツ
ボ重量）

【００２０】

【表１】

【００２１】＜比較例＞図２に示した従来の装置を使用
し、直径１，０００ｍｍの冷却キャンロール７を用い
て、ルツボの位置（Ｘ、Ｙ）（ｍｍ）及び最大入射角θ
_max＝９０°を規制するマスク９と冷却キャンロール７
との距離ｔ（ｍｍ）を様々に変化させて、酸素を導入し
ながら、長さ１，０００ｍ、幅３００ｍｍのＰＥＴフィ
ルムにＣｏＯの磁性膜が０．２μｍの厚さとなるように
蒸着した。蒸気流の成膜時の最大入射角θ_max＝９０
°、最小入射角θ_min＝４０°とした。

【００２２】マスク９と冷却キャンロール７との距離ｔ
を１、３、５ｍｍと変化させて、成膜を行ったが、ｔが
１、３ｍｍの場合は、成膜途中でマスク９と冷却キャン
ロール７との間に蒸発材料が堆積し、その堆積物が冷却
キャンロール７に接触したため、その時点で成膜を中止
した。したがって、距離ｔが５ｍｍの場合の蒸着効率、
Ｈｃを表２に示した。Ｈｃは２個の冷却キャンロールの
一方からのルツボ距離が実施例と一致する、（Ｘ、Ｙ）
＝（５００、２００）、（５００、３００）及び（５０
０、４００）の場合につき、実施例と同様に、成膜開始
からフィルム送り１００ｍ、９００ｍにおける値を測定
した。また、蒸着効率も実施例と同様に算出した。

【００２３】

【表２】

【００２４】表１及び表２の結果から明らかなように、
本発明の装置と従来の装置とをルツボの位置Ｙが同一の
場合について比較すると、従来装置で蒸着効率が最も大
きいＸの位置における蒸着効率よりも、本発明の装置で
はＸの位置に関わらず常に大きい値となっている。すな
わち、例えば、Ｙ＝２００の場合、従来装置ではＸ＝３
００のときに蒸着効率が最大で１２．２％であるが、本
発明の装置では、最も小さくても１７．２％であり、最
大では２０．３％である。

【００２５】しかも、本発明の装置においては、最大入
射角を規制するマスクとして、走行するベースフィルム
を利用しているため、従来の固定マスクのように蒸気流
が堆積することがなく、最大入射角の変化を防止できる
ため、安定した磁気特性を長時間にわたり維持すること
が可能となる。

【００２６】また、表１において、２個の冷却キャンロ
ール２１、２２間の距離Ｌについての評価結果を比較す
ると、各Ｙの値について、距離Ｌが３ｍｍ以下の場合
は、走行室のガイドロールや内壁への付着が見られず、
最大入射角の蒸気流が非磁性基体に付着する以前に、走
行室へ侵入した蒸気が非磁性基体に付着してしまうこと
がないため、良好な磁気特性が得られる。したがって、
磁気記録媒体に要求される磁気特性がそれ程厳密なもの
ではない場合には、冷却キャンロール間の距離Ｌが３ｍ
ｍを超えても実用上問題はないが、要求特性が厳密な場
合は３ｍｍ以下に設定することが望ましいことが確認さ
れた。

【００２７】以上のことから本発明の製造装置の利点を
まとめると、 （１）蒸着効率を大幅に向上させることが可能で、これ
により製造コストを大幅に低減することができる。 （２）真空装置内の内壁や防着板に材料が付着する量が
少なくなるため、付着膜の剥離により生じる装置内の粉
塵を低減し、粉塵に起因するテープのドロップアウトを
少なくすることができる。さらに、装置内のクリーニン
グ回数が少なくなり、生産性が向上する。 （３）マスク寸法の変化による最大入射角の変化がな
く、所定の特性の磁気記録媒体を長時間にわたり確実に
生産することができる。更に、２個の冷却キャンロール
の間隔Ｌを３ｍｍ以下にすることにより、厳密な要求特
性にも十分に対応することが可能となる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明したとおり、本発明によ
れば、２個の冷却キャンロールを極めて微小な間隔で並
置し、１個のルツボから同一条件で同時に蒸着を行う構
成としたので、材料の蒸着効率が高く、真空装置内の粉
塵を低減し、装置内のクリーニング回数を少なくするこ
とができ、更には、マスク寸法の変化がないため、磁気
特性に優れた磁気記録媒体の生産性を大幅に向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気記録媒体の製造装置の主要部をな
す成膜装置の構成の一例を示す概念図である。

【図２】従来の成膜装置の構成を示す概念図である。

【符号の説明】

１’ 真空槽 ８ ルツボ １２ 電子銃 １３ 電子ビーム ２１、２２ 冷却キャンロール ２３、２４ 非磁性基体（ベースフィルム） ２５ 磁性材料蒸発源 ３１、３３ 巻出しロール ３２、３４ 巻取りロール ４１、４２、４３、４４ ガイドロール ５１、５２ マスク

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性材料の蒸発源からの蒸気流を斜方蒸
   着法により非磁性基体上に堆積させることにより磁性膜
   を形成する磁気記録媒体の製造装置において、 第１及び第２の非磁性基体をそれぞれ走行させる２個の
   冷却キャンロールを備えるとともに、これらの冷却キャ
   ンロールがそれぞれの回転軸が互いに平行になるよう
   に、かつ、微小な間隙をもって並置されており、前記蒸
   発源が前記２個の冷却キャンロール間の中央下部に配設
   され、前記蒸発源からの蒸気流の第１の非磁性基体への
   最大入射角が前記第２の非磁性基体により規制され、か
   つ、前記蒸発源からの蒸気流の前記第２の非磁性基体へ
   の最大入射角が前記第１の非磁性基体により規制される
   ことを特徴とする磁気記録媒体の製造装置。
2. 【請求項２】 前記２個の冷却キャンロール間の微小な
   間隙が、３ｍｍ以下である請求項１記載の製造装置。