DE3302900A1

DE3302900A1 - Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines magnetischen aufzeichnungstraegers

Info

Publication number: DE3302900A1
Application number: DE19833302900
Authority: DE
Inventors: Akio Odawara Kanagawa Yanai
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1982-01-28
Filing date: 1983-01-28
Publication date: 1983-08-04
Also published as: US4511594A; DE3302900C2; JPS58130443A

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsmaterials aus einer ferromagnetischen Metallfolie, das eine gesteigerte elektromagnetische Umwandlungscharakteristik und hohe Gleichförmigkeit aufweist. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Herstellung eines solchen magnetischen Aufzeichnungsträgers .

Ein herkömmliches magnetisches Aufzeichnungsmaterial wurde nach einem Verfahren hergestellt, wobei ein Magnetpulver - in typischer WEise ist es ^-Fe₂O₃ -, dispergiert in einem organischen Bindemittel, auf einen nicht-magnetischen Träger aufgetragen und dann getrocknet wird. In jüngerer Zeit wurde, um die Aufzeichnungsdichte zu steigern, ein

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.2-

Verfahren zur Herstellung eines MagnetaufZeichnungsmaterials vorgeschlagen, wonach eine ferromagnetische Metallfolie mittels Vakuumbedampfung, Bestäubung oder Plattierung (Galvanisierung) gebildet wird, und es wurden Bemühungen zur Umsetzung des Verfahrens in die Praxis unternommen.

Das Verfahren zur Herstellung von Magnetaufzeichnungsträgern mittels Vakuumbedampfung ist besonders vorteilhaft insofern, als im Gegensatz zu einem Verfahren mittels Plattierung oder Galvanisierung eine Behandlung von Abfallösung unnötig ist. Darüber hinaus ist das Herstellungsverfahren einfach und die Niederschlaggeschwindigkeit hoch. Um den engen Kontakt des im Vakuum aufgedampften Films mit der Basis oder die elektromagnetische Umwandlungscharakteristik zu verbessern, wurde ein Verfahren vorgeschlagen, wonach ein metallischer Dampffluß oder eine Metal ldampfströmung von der Verdampfungsquelle, d.h. dem Schmelztiegel, mit hochfrequenter Leistung oder Thermionen ionisiert wird. Die auf diese Weise ionisierte Metalldampfströmung wird auf die Basis aufgebracht, um die Film- oder Folienschicht zu bilden. Dieses herkömmliche Verfahren wurde in der Praxis für bestimmte Zwecke angewandt, es ist jedoch für den Fall nicht geeignet, da bei der Herstellung eines Magnetbandes ein gleichförmiger Film auf einem bandförmigen Träger für einen langen Zeitraum gebildet wird.

Um die oben beschriebenen Nachteile auszuschalten und das magnetische Umwandlungsverhalten zu verbessern, wurden seitens der Erfinder intensive Forschungen im Hinblick auf ein Verfahren zur Ausbildung einer stabilen Filmschicht durch Ionisieren eiies metallischen Dampfflusses mit Hochfrequenzenergie angestellt. Hieraus rührt die vorliegende Erfindung.

Im Hinblick auf die Nachteile, die dem Stand der Technik anhaften, ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungs-

trägers in stabiler, gleichförmiger Weise anzugeben. Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung einss film- oder folienartigen Magnetaufzeichnungsträgers, der eine verbesserte elektromagnetische Umwandlungscharakteristik hat, aufzuzeigen.

Erfindungsgemäß wird zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers eine ein Plasma erzeugende Spule nahe einer Verdampfungsquelle angeordnet, wobei ein Elektronenstrahl durch den von einer Spule umschlossenen Hohlraum auf ein magnetisches Metall oder eine solche Legierung aufgebracht wird. Die Spule wird mit Hochfrequenzenergie beschickt, um ein Plasma zu erzeugen, so daß ein magnetischer Film durch Vakuumverdampfung im Plasma gebildet wird. Ferner wird eine Elektrode, an die ein mit Bezug zur Verdampfungsquelle negatives Potential gelegt wird, nahe der Basis bzw.. nahe der Basis und der Verdampfungsquelle angeordnet, um das Fließen des ionisierten Dampfes zu beschleunigen, so daß eine verbesserte elektromagnetische Magnetfilm- oder -schicht-Umwandlungscharakteristik erhalten wird.

Erfindungsgemäß wird, um die Koerzitivkraft des Magnetaufzeichnungsmaterials zu steigern, der Fluß des ionisierten Dampfes schräg zur Basis gerichtet. Ferner wird bei Umsetzung der Erfindung in die Praxis der Film, damit die Magnetschicht Sauerstoff aufnehmen oder enthalten kann, in einer oxydierenden Atmosphäre gebildet.

Eine gemäß der Erfindung zur Anwendung kommende Elektronen-Strahlkanone kann eine solche von der Querbauart oder der selbstbeschleunigenden Bauart (Pierce-Bauart) sein. Letztere ist von Vorteil, um eine große Menge an magnetischem Material in Abhängigketi vom Ausmaß der Fertigung zu verdampfen,

Für die Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers gemäß dem Vakuum-Bedampfungsverfahren nach der Erfindung sind als Beispiele für ein ferromagnetisches Material zur

Ausbildung der Magnetfilmschicht die Metalle Fe, Co sowie Ni und als ferromagnetische Legierungen Fe-Co, Fe-Ni, Co-Ni₅ Fe-Co-Ni, Fe-Rh, Fe-Cu, Co-Cu, Co-Au, Co-Y, Co-La, Co-Pr, Co-Gd, Co-^Sm, Co-Pt, Ni-Cu, Mn-Bi, Mn-Sb, Mn-Al, Fe-Cr, Co-Cr, Ni-Cr, Fe-Co-Cr und Fe-Co-Ni-Cr zu nennen. Die Stärke der magnetischen Filmschicht liegt im allgemeinen bei 0,05 bis 1,0 um und hat vorzugsweise 0,08 bis 0,3 μπι, da die Stärke groß genug sein muß, um eine ausreichende Ausgangsleistung als Magnetaufzeichnungsträger zu bieten, und klein genug sein muß, um in zufriedenstellender Weise einen Aufzeichnungsbetrieb mit hoher Dichte ausführen zu können. Beispiele für den flexiblen Träger (Basis) sind Kunststoffgrundlagen wie Polyäthylenterephtalat, Polyvinylchlorid, Zellulosetriazetat, Polyimid, Polyamid, PoIykarbonat und Polyäthylen-Naphthalatbasen oder Metallbänder aus z.B. Al, Al-Legierung, Ti, Ti-Legierung und rostfreiem Stahl,

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen und der bevorzugten Ausführungsform beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Beispiel für einen herkömmlichen Vakuumverdampfer mit einer Hochfrequenz erzeugenden Einrichtung zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers;

Fig. 2 ein Beispiel für einen Vakuumverdampfer zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers gemäß-der Erfindung;

Fig. 3 eine Abwandlung in der Lagebeziehung einer ein Plasma erzeugenden Spule und eines Elektronenstrahlpfades

. ,

zueinander.

In Fig. 1 ist ein Beispiel für einen herkömmlichen Vakuumverdampfer zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, bei dem eine Einrichtung zur Anwendung von Hochfrequenz vorhanden ist, gezeigt. Eine Vakuumkammer 1 ist in einen oberen (nicht gezeigten) und einen unteren Raum unterteilt. Zwischen beiden Räumen ist eine Kühlwalze 2

angeordnet. Vom oberen Raum wird ein bandförmiger Träger 5 zum unteren Raum geführt, wo eine Vakuumbedampfung bewerkstelligt wird, und dann wird der Träger 5 wieder zum oberen Raum geleitet- Unterhalb der Kühlwalze 2 ist ein Schmelztiegel oder eine magnetisches Material verdampfende Quelle 4 angeordnet. Der von der Verdampfungsquelle 4 herrührende Dampf wird unter einer Neigung auf den bandförmigen Träger 5, der entlang der Kühlwalze 2 bewegt wird, aufgebracht. Die Neigung im Niederschlag beruht auf dem Vorhandensein einer Abdeckung oder Maske 3. Das magnetische Material im Schmelztiegel 4 wird durch einen von einer Elektronenkanone 6 erzeugten Elektronenstrahl erhitzt. Eine eine hohe Frequenz eintragende Spule 10 ist zwischen der Kühlwalze 2 und der Verdampfungsquelle 4 angeordnet. Die Spule 10 ist über ein Anpassungsgerät 7 an eine Hochfrequenzquelle 8 angeschlossen. Die Vakuumkammer 1 ist mit einem Gaseinlaß 9 versehen, durch den das jeweils ausersehene Gas in ihren unteren Raum eingeführt wird.

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel für die Umsetzung eines Verfahrens zur Herstellung eines Magnetaufzeichnungsträgers gemäß der Erfindung in die Praxis. Wie bei dem vorherigen Beispiel von Fig. 1 sind in einor Vakuumkammer 21 eine Kühlwalze 22, eine Maske 23, ein Schmelztiegel 24, ein bandförmiger Träger 25 und eine Elektronenkanone 26 angeordnet. Der Vakuumkammer 21 sind ein Anpassungsgerät 27, eine Hochfrequenzquelle 28 und eine Gaseinführeinrichtung 29 zugeordnet. Der Vakuumverdampfer gemäß der Erfindung weist eine Plasmaerzeugungsspule 30 für das Anlegen von Hochfrequenz

auf. Die Spule 30 ist so angeordnet, daß ein Elektronenstrahl 32 von der Elektronenkanone 26, die in typischer Weise von der Pierce-Bauart ist, durch diese Spule 30 tritt, d.h., die zentrale Achse der Spule 30 ist im wesentlichen koaxial zur Achse oder dem Pfad des Elektronenstrahls 32. Nahe der Kühlwalze 22 ist eine Elektrode 31 angeordnet, die eine negative Gleichspannung auf die Verdampfungsquelle 24 abgibt.

Die Fig. 3 zeigt ein weiteres Beispiel für die Anordnung von Plasmaerzeugungsspule und Elektronenstrahl ad. Ein Schmelztiegel oder eine Verdampfungsquelle 44 ist unterhalb einer Kühlwalze 42 angeordnet. Das im Schmelztiegel 44 befindliche magnetische Material wird durch einen Elektronenstrahl 52 erhitzt, wobei dieser Strahl den von der Plasmaerzeugungsspule 50 umschlossenen Hohlraum 51 durchläuft, um zum Schmelztiegel 44 zu gelangen. Der Pfad oder die Achse des Elektronenstrahls 52 bildet in diesem Fall einen Winkel rait der zentralen Achse 53 der Plasmaerzeugungsspule 50.

Die Erfindung wird unter Bezugnahme auf ihre konkreten Ausführungsbeispiele, jedoch ohne jegliche Beschränkung hierauf, erläutert.

Beispiel 1

Die Vakuumverdampfer der Wickelbauart, die in Fig. 1 und 2 gezeigt sind, wurden zur Herstellung von Magnetbändern durch Bildung eines Kobalt-Magnetfilms auf einer Polyäthylenterephthalatbasis mit 15 um Stärke verwendet. Sauerstoffgas wurde in die Vakuumkammer jeweils durch die Gaszuführeinrichtungen 9 bzw. 29 eingebracht. Die Menge des eingeführten Sauerstoffgases wurde eingeregelt, so daß der Druck in den Vakuumkammern 1,3332 χ 10~⁴ mbar (1 χ 10~⁴ Torr) betrug. An die Spulen 10 und 30 wurde ein hochfrequentes (13,56 MHz) Signal mit 600 W gelegt, so daß ir. der» Vakuumkammern jeweils ein Plasma erzeugt wurde. An die Beschleunigungselektrode 31 wurde eine Gleichspannung von -1 kV gelegt. Die durch die Masken 3 und 23 geregelten schrägen Einfallswinkel wurden auf 50° eingestellt. Es wurde eine Vakuumbedampfung ausgeführt, bis die Stärke des magnetischen Kobalt-BedampfungsfiIms 1200 Ä erreichte. Es wurden dann die Unregelmäßigkeiten in der Stärke, das Video-Ausgangssignal von 6 MHz mit einem Videobandrecorder Typ VHS und das übertragungsgeräusch (bulk noise) eines jeden der auf diese Weise hergestellten Bänder gemessen. Diese Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle angegeben.

Spulenan- Gleichstrom- Filmstärke- Video- Geräusch Ordnung anlegung Unregelmäßig- ausgang

keiten in
Längsrichtung

Fig	.1	ohne	- 15 %	0	dB	0	0	dB
Fig	.2	ohne	- ο Ίο	3	,0 dB	-5,	0	dB
Fig	.3	mit	c cy - D a	4	,0 dB	-6₅	dB

Wie aus der Tabelle augenscheinlich wird, hat das Magnetband, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist, ausgezeichnete Werte bezüglich Gleichförmigkeit in der Filmstärke in Längsrichtung und bezüglich Videoausgang sowie Geräusch.

Beispiel 2

Es wurden die Vakuumverdampfer der Wickelbauart, die in den Fig. 1 und 3 gezeigt sind, verwendet. Magnetbänder wurden durch Vakuurnbedampf ung einer Co-Mi-Legierungsf i lmschicht

von 1500 Ä Stärke (bei 15 Gew.-% Ni) auf eine Polyäthylen-20

terephthalat-Basis von 20 um Stärke hergestallt. Während des Vakuumbedampfens wurde ein Gasgemisch aus Sauerstoff und Argon im Verhältnis von 5 : 2 durch die Gaszuführeinrichtungen 9 und 29 eingebracht, und zwar zu Bereichen, in denen die Bedampfung erfolgte, wobei der Druck in den Kammern 1,972 χ 10~⁴ mbar (1,4 χ 10 Torr) betrug. Die schrägen Einfallswinkel wurden durch die Masken auf 45° eingstellt.

Die Kennwerte der mit einer Hochfrequenzenergie von 1 kW hergestellten Mangetbänder wurden in gleichartiger V/eise

wie zum Beispiel 1 gemessen. Die Meßergebnisse sind in der folgenden Tabelle aufgetragen.

	Spulenan ordnung	1	« α · α β 9	a » · «	3302900
	Fig.	3		O * Λ ·» <» « *
	Fig.	-&-	Videoausgang
1	Filmstärke- Unregelmäßigkeiten in Längsrichtung	0 dB	Geräusch
	+ 16 %	3,0 dB	0 dB
	+ 10 %	-4,5 dB

Wie die Tabelle erkennen läßt, zeigt das gemäß der Erfindung hergestellte Magnetband ausgezeichnete Vierte in bezug auf Filmstärke in der Längsrichtung und in bezug auf Videoausgang sowie Geräusch.

Aus der obigen Erläuterung der konkreten Beispiele wird deutlich, daß die Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials durch Vakuumbedampfung in einem Plasma unter Anordnung der Hochfrequenzspule derart, daß der Elektronenstrahl den von dieser Spule umschlossenen Hohlraum durchläuft, zu einem Magnetband führt, das ausgezeichnete Werte in bezug auf die Gleichförmigkeit der Filmstärke in der Längsrichtung, in bezug auf einen hohen Videoausgang und in bezug auf niedriges Geräusch aufweist. Durch die Erfindung wird somit eine bedeutende Verbesserung in der Herstellung von Magnetbändern mittels Vakuumbedampfung erzielt,

Claims

Patentansprüche

/i) Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, wobei ein magnetisches Metall oder eine magnetische Legierung durch eine Elektronenkanone erhitzt und verdampft wird, um auf einer nicht-organischen oder organischen makromolekularen Basis eine im Vakuum aufgedampfte Filmschicht zu bilden, gekennzeichnet durch Anordnen einer ein Plasma erzeugenden Spule (30, 50) in der Nähe einer Verdampfungsquelle (24, 44), durch Erzeugen eines Elektronenstrahls (32, 52), der einen von der Spule umschlossenen Hohlraum (51) durchläuft sowie auf das bzw. die in der Verdampfungsquelle enthaltene magnetische Metall bzw. Legierung auftrifft, und durch Anlegen von Hochfrequenzenergie an die Spule, so daß mit dem

auf diese Weise erzeugten Plasma eine Vakuumbedampfung ausgeführt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektronenstrahl derart gerichtet ist, daß die zentrale Achse der das Plasma erzeugenden Spule im wesentlichen zum Pfad des Elektronenstrahls koaxial ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dampffluß des bzw. der magnetischen Metalls bzw. Legierung schräg zur Basis (25) zur Bildung eines magnetischen Films gerichtet wird.
4. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet durch die Einführung von Oxydationsgas in eine Vakuumkammer (21) zur Bildung des magnetischen Films.
5. Verfahren nach Anspruch !,gekennzeichnet durch Anlegen eines mit Bezug zu einem das magnetische Metall bzw. die magnetische Legierung enthaltenden Schmelztiegel (24, 44) negativen Potentials an die Basis

(25) bzw. an eine nahe der Basis angeordnete Elektrode (31).
6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanone

(26) eine solche der Pierce-Bauart ist. 30
7. Vorrichtung zur Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsträgers, gekennzeichnet durch eine ein Basismaterial (25) durch eine Vakuumkammer (21) transportierende Einrichtung (22, 42), durch eine VerdampfungsquelIe (24, 44) für ein magnetisches Metall bzw. eine magnetische Legierung, durch eine nahe der Verdampfungsquelle angeordnete, ein Plasma erzeugende Spule

(30, 50), durch eine Elektronenkanone (26), die einen den von der Spule gebildeten Hohlraum (51) durchlaufenden Elektronenstrahl (32, 52), der auf das magnetische Material in der Verdampfungsquelle trifft, aussendet, und durch eine Hochfrequenzquelle (28), die die Spule erregt und ein Plasma erzeugt, so daß eine Vakuumbedampfung des verdampften magnetischen Materials auf die Basis erfolgt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Achse der das Plasma erzeugenden Spule im wesentlichen zum Pfad des Elektronenstrahls koaxial ist.

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9. Vorrichtung nach Anspruch 7,g ekennzeichnet durch eine den Fluß des verdampften Materials bei seinem Weg durch die Vakuumkammer (21) schräg auf die Basis

(25) richtende Einrichtung (23).
10.Vorrichtung nach Anspruch 7,g ekennzeichnet durch eine Oxydationsgas in die Vakuumkammer (21) einführende Einrichtung (29).
.Vorrichtung nach Anspruch 7,g ekennzeichnet durch eine ein mit Bezug zur Verdampfungsquelle (24,44) negatives Potential an die Basis (25) legende Einrichtung (31).
12.Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenkanone

(26) eine solche der Pierce-Bauart ist.