電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置
【課題】カソードおよびアノード間の異常放電の発生率を十分に低下させる。
【解決手段】熱電子を放出するカソード２２と、カソード２２から熱電子が放出されている状態においてカソード２２との間に印加されているグリッド電圧の電圧値に応じた量の電子を放出するグリッド２３と、カソード２２との間にアノード電圧が印加されて電子を加速させるアノード２４と、加速された電子を集束して電子ビームＥＢを生成する集束部２５とを備えた電子ビーム蒸着装置用の電子ビーム照射装置６であって、カソード２２は、アノード２４側の一面２２ｓの十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨されている。
【解決手段】熱電子を放出するカソード２２と、カソード２２から熱電子が放出されている状態においてカソード２２との間に印加されているグリッド電圧の電圧値に応じた量の電子を放出するグリッド２３と、カソード２２との間にアノード電圧が印加されて電子を加速させるアノード２４と、加速された電子を集束して電子ビームＥＢを生成する集束部２５とを備えた電子ビーム蒸着装置用の電子ビーム照射装置６であって、カソード２２は、アノード２４側の一面２２ｓの十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム蒸着装置用の電子ビーム照射装置、およびその電子ビーム照射装置を備えた電子ビーム蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気テープの製造方法の１つとして、真空中で非磁性支持体（熱可塑性樹脂フィルム：以下、「樹脂フィルム」ともいう）の表面に磁性体を蒸着させて磁性層を形成する製造方法が知られている。具体的には、この製造方法では、磁性体（記録層形成用材料）を収容するるつぼと、るつぼ内の磁性体に電子ビームを照射して蒸発させる電子ビーム照射装置と、樹脂フィルムを走行させる樹脂フィルム走行装置（以下、「走行装置」ともいう）とを備えた電子ビーム蒸着装置を使用して、走行装置によって樹脂フィルムを冷却しつつ走行させた状態において、電子ビーム照射装置によってるつぼ内の磁性体を蒸発させることで、樹脂フィルムの表面に磁性体を蒸着させて磁性層を形成する。この場合、この種の電子ビーム蒸着装置では、電子ビーム照射装置におけるカソードおよびアノード間に異常放電が生じたときに、るつぼ内の磁性体に対する電子ビームの照射量が減少することによって磁性体の蒸発量が減少する結果、樹脂フィルムに対する磁性体の蒸着量にばらつきが生じて良好な磁性層を形成するのが困難となる。このため、この種の電子ビーム蒸着装置では、電子ビーム照射装置に対する各種の異常放電対策が施されている。
【０００３】
例えば、特開２０００−１０４１６８号公報に開示されている真空蒸着装置では、アノードに抵抗器を接続した電子銃（電子ビーム照射装置）を備えている。具体的には、この真空蒸着装置の電子銃では、一端をアース部に接続した抵抗器の他端をアノードに接続することにより、カソードとアノードとの間でアーク放電（異常放電）が生じたときに、アノードに流れ込んだ電流が抵抗器によって消費される（ジュール熱に変換される）構成が採用されている。したがって、この電子銃では、カソードおよびアノード間における異常放電が継続的に発生する（長時間に亘って異常放電状態が維持される）ことなく、発生した異常放電を瞬間的に遮断することが可能となっている。これにより、この電子銃を備えた真空蒸着装置では、異常放電に起因して電子ビームの照射量に大きなばらつきが生じる事態、すなわち、電子ビームの照射によって蒸発させる磁性体の量に大きなばらつきが生じる事態を回避することが可能となっている。
【特許文献１】特開２０００−１０４１６８号公報（第３−４頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の電子銃および真空蒸着装置には、以下の問題点がある。すなわち、従来の電子銃では、カソードおよびアノード間に異常放電が生じたときに、アノードに流れ込んだ電流をアノードに接続した抵抗器で消費することにより、異常放電状態が長時間に亘って維持される事態を回避する構成が採用されている。一方、この種の真空蒸着装置では、膜厚が不均一な磁性層（記録層）が形成されたり、大電流に起因して装置が故障したりする事態を回避するために、規定時間を超える異常放電、規定回数を超える異常放電、および規定電流値を超える異常放電が発生したときに、記録層の形成処理を自動的に停止させる構成が採用されている。
【０００５】
この場合、記録層の形成処理が停止したときには、装置が停止するまでの間に走行させられた樹脂フィルムが無駄になる（製品としての使用できず、破棄される）だけでなく、形成処理の再開時において、均一な膜厚の記録層を形成可能な状態となるまで装置が安定する間に走行させられる樹脂フィルムも無駄になる。また、記録層の形成処理を開始してから異常放電に起因して形成処理を停止させるまでの時間が短いときには、停止時点までに形成された記録層がたとえ良好であったとしても、製品としての使用が可能な十分な長さの磁気テープを得ることができないため、記録層の形成が完了している樹脂フィルムを破棄せざるを得ない状態となる。さらに、形成処理を再開する際には、装置内の各部に付着した記録層形成用材料をクリーニングする作業や、るつぼ内の材料を再加熱する処理に長時間を要する。したがって異常放電に起因して形成処理を停止する回数が多いほど、磁気記録媒体（情報記録媒体）の製造コストが高騰する。
【０００６】
しかしながら、従来の電子銃では、異常放電が発生したときに、その状態が維持される時間を短くすることができるものの、異常放電の発生率自体を低下させることはできない。具体的には、出願人は、例えばカソードにおけるアノード側の一面に大きな傷付きが生じているときに、この傷付き部位とアノードとの間でスパークするようにして異常放電が発生する現象が生じるのを見出した。この出願人が見出した現象（カソードに生じている傷付きに起因する異常放電の発生）については、アノードに抵抗器を装着したとしても回避することはできない。このため、従来の電子銃（電子ビーム照射装置）、およびその電子銃を備えた真空蒸着装置（電子ビーム蒸着装置）では、短時間の異常放電が複数回に亘って発生することによって記録層の形成処理が停止することがあり、これに起因して、情報記録媒体の製造コストが高騰しているという問題点がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、カソードおよびアノード間の異常放電の発生率を十分に低下させ得る電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明に係る電子ビーム照射装置は、熱電子を放出するカソードと、当該カソードから前記熱電子が放出されている状態において当該カソードとの間に印加されているグリッド電圧の電圧値に応じた量の電子を放出するグリッドと、前記カソードとの間にアノード電圧が印加されて前記電子を加速させるアノードと、当該加速された電子を集束して電子ビームを生成する集束部とを備えた電子ビーム蒸着装置用の電子ビーム照射装置であって、前記カソードが、前記アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨されている。
【０００９】
また、本発明に係る電子ビーム照射装置は、前記カソードは、前記アノード側の前記一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下の範囲内となるように研磨されている。
【００１０】
また、本発明に係る電子ビーム蒸着装置は、上記のいずれかの電子ビーム照射装置と、記録層形成用材料を収容するるつぼとを備えて、前記るつぼ内の前記記録層形成用材料に対して前記電子ビーム照射装置から前記電子ビームを照射して当該記録層形成用材料を蒸発させて情報記録媒体用の支持体に蒸着させることによって記録層を形成可能に構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置によれば、カソードにおけるアノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨したことにより、アノードに抵抗器を接続することで異常放電状態が長時間に亘って維持されるのを回避する構成の従来の電子銃および真空蒸着装置とは異なり、異常放電の発生率自体を十分に低下させることができる。したがって、この電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置によれば、異常放電の発生に起因して記録層の形成処理が停止される事態を招くことなく、均一な厚みの記録層を形成することができるため、情報記録媒体の製造コストを十分に低減することができる。
【００１２】
また、本発明に係る電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置によれば、カソードにおけるアノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下の範囲内となるように研磨したことにより、異常放電の発生率を一層低下させることができる。したがって、この電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置によれば、情報記録媒体の製造コストを一層低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置の最良の形態について説明する。
【００１４】
最初に、磁気テープ製造装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示す磁気テープ製造装置１は、本発明に係る電子ビーム蒸着装置の一例であって、図２に示す磁気テープ１０を製造可能に構成されている。この場合、磁気テープ１０は、本発明における情報記録媒体に相当し、図２に示すように、磁性層１２および保護層１３が非磁性支持体１１の一方の面（同図における上面）にこの順で形成されると共に、バックコート層１５が非磁性支持体１１の他方の面（同図における下面）に形成されている。また、保護層１３の表面には潤滑剤１４が塗布されている。非磁性支持体１１は、本発明における支持体の一例であって、後述するように、磁性層１２や保護層１３等の形成処理時に加わる熱に耐え得る非磁性材料（一例として、高分子材料）でフィルム状に形成されている。具体的には、一例として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド、ポリアミドイミドおよびポリイミド等の各種高分子材料で形成されている。この場合、この磁気テープ１０では、一例として、厚み４．７μｍのポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）フィルムで非磁性支持体１１が構成されている。
【００１６】
磁性層１２は、本発明における記録層に相当し、後述するように、真空中において非磁性支持体１１の一方の面に強磁性金属材料Ｍ（本発明における記録層形成用材料：図１参照）を斜め蒸着法によって蒸着させることで複数のカラムが形成されて構成されている。この場合、強磁性金属材料Ｍは、良好な磁気的特性が得られると共に材料原価が比較的安価であり、しかも無害であることから、一例として、Ｃｏ（コバルト）、または、Ｃｏを主成分として含有するＣｏ含有合金が使用されている。この場合、強磁性金属材料ＭとしてＣｏ含有合金を使用するときには、ＣｏおよびＮｉを主成分とする合金、または、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｒを主成分とする合金を使用するのが好ましく、これらの合金におけるＣｏ以外の各元素の含有率については、磁性層に要求される磁気的特性や耐食性に応じて適宜選択することができる。
【００１７】
保護層１３は、磁性層１２の酸化を防止すると共に磁性層１２の摩耗を阻止するための硬質薄膜であって、一例として、炭素を主成分とし、水素を含む材料を用いてＣＶＤ法によって成膜されている。潤滑剤１４としては、一例として、フッ素を含む潤滑剤、炭化水素系のエステル、または、これらの混合物が使用される。バックコート層１５は、結合剤樹脂（バインダ）と無機化合物および／またはカーボンブラックとを有機溶媒に混合分散させたバックコート層用塗料を塗布して硬化させることにより、厚みが０．１μｍ〜０．７μｍ程度となるように形成されている。この場合、結合剤樹脂としては、塩化ビニル系共重合体、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂およびポリエステル樹脂を単独または混合して用いることができる。カーボンブラックとしては、ファーネスカーボンブラック、サーマルカーボンブラック等を用いることができ、無機化合物としては、炭酸カルシウム、アルミナ、α−酸化鉄等を用いることができる。さらに、有機溶剤としては、ケトン系や芳香族炭化水素系の溶剤（例えば、メチルエチルケトン、トルエンおよびシクロヘキサノンなど）を用いることができる。
【００１８】
一方、図１に示すように、磁気テープ製造装置１は、繰り出しロール３ａ、巻き取りロール３ｂ、回転冷却ドラム４、るつぼ５、電子ビーム照射装置６、開始点側マスク７、終了点側マスク８および酸素供給部９が真空槽２内に収容されて上記の磁性層１２を形成可能に構成されている。また、真空槽２には、内部空間Ｓの気体を排気して真空状態を維持するための真空ポンプ２ａが取り付けられている。
【００１９】
繰り出しロール３ａは、磁性層１２が形成される非磁性支持体１１を巻回したロールを回転させることで非磁性支持体１１を回転冷却ドラム４側に向けて繰り出す。巻き取りロール３ｂは、磁性層１２が形成された非磁性支持体１１をロール状に巻き取る。回転冷却ドラム４は、繰り出しロール３ａから繰り出された非磁性支持体１１をその周面に添わせて走行させつつ冷却する。なお、実際には、繰り出しロール３ａと回転冷却ドラム４との間や回転冷却ドラム４と巻き取りロール３ｂとの間にガイドローラ等が存在するが、本発明についての理解を容易とするために、これらについての図示および説明を省略する。るつぼ５は、一例として、ＭｇＯ等で形成され、図示しない材料供給装置によって定期的に供給される強磁性金属材料Ｍ（この例では、Ｃｏ）を収容する。このるつぼ５は、電子ビーム照射装置６から出力される電子ビームＥＢの照射によって蒸発した強磁性金属材料Ｍを、回転冷却ドラム４の周面に添って走行している非磁性支持体１１の表面に斜めから蒸着させるように配置されている。
【００２０】
電子ビーム照射装置６は、るつぼ５内の強磁性金属材料Ｍを蒸発させるための電子ビームＥＢを出力可能に構成されている。具体的には、図３に示すように、電子ビーム照射装置６は、加熱処理用のフィラメント２１と、フィラメント２１によって加熱されることで熱電子を放出するカソード２２と、カソード２２から熱電子が放出されている状態においてカソード２２との間に印加されているグリッド電圧の電圧値に応じた量の電子を放出するグリッド２３と、カソード２２との間にアノード電圧が印加されることによって電子を加速させるアノード２４と、加速された電子を集束して電子ビームＥＢを生成する集束部２５とを備えている。なお、本明細書では、本発明についての理解を容易とするために、フィラメント２１、カソード２２、グリッド２３、アノード２４および集束部２５以外の構成要素に関する図示および説明を省略する。また、電子ビーム照射装置６によるＥＢの生成原理については公知のため、詳細な説明を省略する。この場合、カソード２２は、タングステン等の金属材料で円板状に形成されると共に、旋盤加工（切削加工）によってアノード２４側の一面２２ｓ（熱電子を放出する放出面：同図における下面）が半球状に凹まされている。
【００２１】
この場合、カソード２２は、タングステン等の金属材料の塊を旋盤加工（切削加工）することでアノード２４側の一面２２ｓが半球状に凹まされると共に、一面２２ｓがバフ研磨加工（本発明における「研磨」の一例）されている。これにより、この電子ビーム照射装置６では、カソード２２における一面２２ｓの半径方向（図４に示す矢印Ｒの向き：カソード２２の中心から外縁部に向かう方向）に沿った十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内（一例として、十点平均粗さＲｚ＝０．１０μｍ）となっている。なお、本明細書における十点平均粗さＲｚの測定条件は、以下のとおりである。
使用機器：（株）小坂研究所の表面粗さ測定機「ＳＥ−３４００」
使用触針：ＰＵ−ＤＨ１０（くちばし型Ｒ１０μｍ）
測定長さ（基準長）：１．２５ｍｍ
倍率：Ｘ＝５０倍、Ｙ＝５０００倍
カットオフ：０．２５
【００２２】
なお、上記のカソード２２と同形状で同じ材質のカソードであって、アノード２４側の一面２２ｓを研磨していないカソードでは、旋盤加工時に生じた小さな傷に起因して、その十点平均粗さＲｚが０．３０μｍ〜０．５０μｍ程度となっている。すなわち、この磁気テープ製造装置１における電子ビーム照射装置６では、カソード２２における一面２２ｓの粗さの度合いが、既存の一般的なカソードよりも小さくなっている。これにより、後述するようにして、この電子ビーム照射装置６では、磁性層１２の形成処理時におけるカソード２２およびアノード２４の間の異常放電の発生率が十分に低くなっている。一方、アノード２４は、フランジ部（鍔状部）２４ａと筒状部２４ｂとが無酸素銅等の銅や銅合金等の非磁性金属材料によって一体的に形成されている。具体的には、アノード２４は、金属材料の塊を旋盤加工（切削加工）することでフランジ部２４ａおよび筒状部２４ｂが形成されている。
【００２３】
開始点側マスク７は、図１に示すように、非磁性支持体１１の走行方向における上流側に配設されている。この開始点側マスク７は、るつぼ５から蒸発した強磁性金属材料Ｍの非磁性支持体１１に対する付着を阻止することで（非磁性支持体１１を覆うことで）蒸着領域Ａの蒸着開始点Ｐｓを規定する。なお、本明細書における蒸着開始点Ｐｓとは、るつぼ５の位置と回転冷却ドラム４の位置との関係に基づいて規定される幾何学的な意味での蒸着開始点であり、実際には、強磁性金属材料Ｍの蒸発量などに応じて同図に示す蒸着開始点Ｐｓよりも上流側から非磁性支持体１１に対する強磁性金属材料Ｍの蒸着が始まることもある。また、開始点側マスク７は、回転冷却ドラム４に対する配設位置を調整されることで、非磁性支持体１１に対して強磁性金属材料Ｍを付着させる角度（非磁性支持体１１の法線方向とるつぼ５が存在する方向とのなす角度）の最大角度を規定する。
【００２４】
終了点側マスク８は、非磁性支持体１１の走行方向における下流側に配設されている。この終了点側マスク８は、るつぼ５から蒸発した強磁性金属材料Ｍの非磁性支持体１１に対する付着を阻止することで（非磁性支持体１１を覆うことで）蒸着領域Ａの蒸着終了点Ｐｅを規定する。なお、上記の蒸着終了点Ｐｅは、前述した蒸着開始点Ｐｓと同様に幾何学的な意味での蒸着終了点であり、実際には、非磁性支持体１１のテープ走行速度および強磁性金属材料Ｍの蒸発量や終了点側マスク８の裏側に強磁性金属材料Ｍが回り込むことに起因して、同図に示す蒸着終了点Ｐｅよりも下流側まで非磁性支持体１１に対する強磁性金属材料Ｍの蒸着が続くこともある。また、終了点側マスク８は、回転冷却ドラム４に対する配設位置を調整されることで、非磁性支持体１１に対して強磁性金属材料Ｍを付着させる角度（非磁性支持体１１の法線方向とるつぼ５が存在する方向とのなす角度）の最小角度を規定する。
【００２５】
酸素供給部９は、終了点側マスク８と回転冷却ドラム４との間に配設されて、上記の蒸着領域Ａにおける蒸着終了点Ｐｅ側に配設されている。また、酸素供給部９は、非磁性支持体１１の幅方向に沿って複数の酸素ガス供給口（一例として、円形孔やスリット）が形成されて構成されている。この場合、酸素供給部９から供給する酸素ガスは、形成する磁性層１２や磁性層１２の飽和磁束密度、保磁力および電磁変換特性の向上を図る目的で導入されている。
【００２６】
次いで、磁気テープ製造装置１による磁気テープ１０の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００２７】
磁気テープ１０の製造に際しては、まず、磁気テープ製造装置１を用いて、非磁性支持体１１の上に磁性層１２を形成する。具体的には、まず、磁性層１２を形成する非磁性支持体１１を巻回した原反を繰り出しロール３ａにセットして回転冷却ドラム４の周面に沿わせると共に、先端部を巻き取りロール３ｂに固定する。次いで、真空ポンプ２ａを作動させて真空槽２内を例えば１０−３Ｐａ程度の圧力となるように真空引きした後に、繰り出しロール３ａ、巻き取りロール３ｂおよび回転冷却ドラム４を回転させて回転冷却ドラム４の周面に沿って非磁性支持体１１を走行させる。続いて、るつぼ５内の強磁性金属材料Ｍに向けて電子ビーム照射装置６から電子ビームＥＢを照射することで強磁性金属材料Ｍを蒸発させると共に、酸素供給部９からの酸素ガスの供給を開始する。
【００２８】
この際に、電子ビーム照射装置６は、非磁性支持体１１の幅方向に沿って電子ビームＥＢを所定のピッチで走査（往復動）させる。これにより、るつぼ５内において強磁性金属材料Ｍが加熱されて蒸発する。また、るつぼ５から蒸発した強磁性金属材料Ｍのうちの蒸着開始点Ｐｓ付近に飛来した強磁性金属材料Ｍの多くは、回転冷却ドラム４の周面を走行している非磁性支持体１１の上に降り積もるようにして付着する。これにより、磁性層１２を構成する各カラムの基端部側が非磁性支持体１１上に成長し、磁性層１２における初期成長部の形成が進行する。
【００２９】
また、開始点側マスク７の部位で初期成長部が形成された非磁性支持体１１は、回転冷却ドラム４の周面に沿って走行して両マスク７，８の間に移動する。この際に、るつぼ５から蒸発して飛来した強磁性金属材料Ｍが上記の初期成長部（カラムの基端部）の上に付着する結果、非磁性支持体１１が蒸着終了点Ｐｅまで移動するまでの間においてカラムが基端部側（初期成長部を構成する部位）に続いて連続して成長して初期成長部の上に後期成長部が形成される。この場合、非磁性支持体１１が開始点側マスク７から露出した直後から終了点側マスク８によって覆われるまでの間において非磁性支持体１１に対するるつぼ５の相対的な存在方向（強磁性金属材料Ｍが飛来する方向）が逐次変化する結果、カラムの先端部側（後期成長部を構成する部位）が非磁性支持体１１の走行方向に対して下流側に傾斜しつつ側面視円弧状に成長する。この後期成長部の厚みは、終了点側マスク８の位置、非磁性支持体１１の走行速度、強磁性金属材料Ｍの蒸発量を適宜調整することで所望の厚みとすることができる。これにより、所望の平坦性を有する磁性層１２が非磁性支持体１１の上に形成される。
【００３０】
また、初期成長部および後期成長部の形成が完了した（磁性層１２の形成が完了した）非磁性支持体１１は、回転冷却ドラム４の周面から離脱して巻き取りロール３ｂに巻き取られる。これにより、磁性層１２の形成が完了する。この場合、この磁気テープ製造装置１では、前述したように、電子ビーム照射装置６のカソード２２における一面２２ｓの十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内（この例では、十点平均粗さＲｚ＝０．１０μｍ）となるようにカソード２２がバフ研磨加工されている。これにより、この磁気テープ製造装置１（電子ビーム照射装置６）では、カソード２２における一面２２ｓの粗さの度合いが旋盤加工だけで研磨されていない既存のカソードよりも小さくなっている。したがって、この磁気テープ製造装置１（電子ビーム照射装置６）では、磁性層１２の形成処理時において、研磨を施していない既存のカソードを使用した場合と比較して、カソード２２における一面２２ｓの傷に起因する異常放電の発生率が十分に低減されている。この結果、この磁気テープ製造装置１（電子ビーム照射装置６）では、カソード２２およびアノード２４間の異常放電に起因して磁性層１２の形成処理が自動的に停止する回数が十分に少なくなっている。
【００３１】
この後、保護層形成装置（図示せず）を用いて磁性層１２の表面に炭素を主成分とする材料（硬質薄膜形成用の材料）を付着させることで保護層１３を形成する。次いで、非磁性支持体１１の裏面側にバックコート層用塗料を塗布して乾燥させることによってバックコート層１５を形成すると共に、保護層１３の表面に潤滑剤１４を塗布する。以上により、磁気テープ１０の一連の製造工程が完了し、図２に示すように、磁気テープ１０が完成する。なお、テープカートリッジに収容される最終製品物としての磁気テープは、潤滑剤１４の塗布が完了した非磁性支持体１１を所定のテープ幅に裁断することで製造されるが、本発明についての理解を容易とするために、これらの工程についての図示および説明を省略する。
【００３２】
続いて、電子ビーム照射装置のカソードにおけるアノード側の一面の十点平均粗さＲｚと、カソードおよびアノード間の異常放電の発生との関係について、実施例および比較例を参照して具体的に説明する。
【００３３】
まず、十点平均粗さＲｚが相違する実施例１〜４および比較例１，２のカソードを作製し、各カソードを電子ビーム照射装置に装着して磁性層１２の形成処理を実行した。また、各カソードの総使用時間、総使用時間内における異常放電の発生回数（放電回数）、異常放電の発生率、および良否判定結果を図５に示す。なお、上記の「異常放電の発生率」については、「異常放電の発生回数」を「総使用時間」で除した値（すなわち、使用時間の１００時間当りにおける異常放電の発生回数）で表す。また、実施例１〜４および比較例１，２のカソードの製作条件や、十点平均粗さＲｚの測定条件は、以下のとおりである。
【００３４】
［実施例１］
旋盤加工が完了したカソードにおけるアノード側の一面に対して、その十点平均粗さＲｚが０．１０μｍとなるようにバフ研磨加工した。
【００３５】
［実施例２］
旋盤加工が完了したカソードにおけるアノード側の一面に対して、その十点平均粗さＲｚが０．１４μｍとなるようにバフ研磨加工した。
【００３６】
［実施例３］
旋盤加工が完了したカソードにおけるアノード側の一面に対して、その十点平均粗さＲｚが０．２０μｍとなるようにバフ研磨加工した。
【００３７】
［実施例４］
旋盤加工が完了したカソードにおけるアノード側の一面に対して、その十点平均粗さＲｚが０．２８μｍとなるようにバフ研磨加工した。
【００３８】
［比較例１］
旋盤加工しただけの状態のカソードを用意した。この場合、このカソードにおけるアノード側の一面は、その十点平均粗さＲｚが０．３２μｍであった。
【００３９】
［比較例３］
旋盤加工しただけの状態のカソードを用意した。この場合、このカソードにおけるアノード側の一面は、その十点平均粗さＲｚが０．４０μｍであった。
【００４０】
（十点平均粗さＲｚの測定）
（株）小坂研究所の表面粗さ測定機「ＳＥ−３４００」を使用して、前述した測定条件に従って各カソードの十点平均粗さＲｚを測定した。
【００４１】
図５に示すように、バフ研磨加工を施すことによってその十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となっている実施例１〜４のカソードを有する電子ビーム照射装置では、磁性層１２の形成時における異常放電の発生率（１００時間当りの発生回数）が０．４回〜９．４回の範囲内（１０．０回未満）と非常に低くなっている。これにより、異常放電の発生に起因する磁性層１２の形成処理の自動停止回数が十分に低下している。また、その十点平均粗さＲｚが０．２０μｍ以下となっている実施例１〜３のアノードを有する電子ビーム照射装置では、異常放電の発生率（１００時間当りの発生回数）が５．１回以下と一層低くなっている。したがって、実施例１〜３のカソードでは、異常放電の発生に起因する磁性層１２の形成処理の自動停止回数が一層低下する。
【００４２】
この場合、その十点平均粗さＲｚが実施例１のカソードにおける０．１０μｍとの値よりも低くなるように研磨することで、異常放電の発生率を一層低くすることができると考えられるが、タングステン等の金属材料で形成されたカソードを十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ未満となるように研磨するためには、専用の非常に高価な研磨加工設備を用意する必要が生じる。また、そのような設備を使用した場合であっても、対象物のすべてを十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ未満となるように研磨するのは非常に困難であり、複数個の加工物のうちの条件を満たす（十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ未満となっている）加工物だけを使用することとなる。このため、十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ未満のカソードを用意するためのコストが高騰し、結果として、磁気テープ１０の製造コストが高騰する。
【００４３】
また、旋盤加工しただけで、アノード側の一面を研磨していない比較例１，２のカソード（既存の一般的なカソード）では、その十点平均粗さＲｚが０．３２μｍおよび０．４０μｍ（十点平均粗さＲｚが０．２８μｍを超えているカソードの一例）を有する電子ビーム照射装置では、磁性層１２の形成時における異常放電の発生率（１００時間当りの発生回数）が１１．４回、および２１．５回と非常に高くなっている。このように、アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．２８μｍを超えている比較例１，２のカソードでは、異常放電の発生率が非常に高く、特に、十点平均粗さＲｚが０．４０μｍ以上の比較例２のカソードでは、その異常放電の発生率（１００時間当りの発生回数）が２０回以上（この例では、２１．５回）と非常に高くなっている。このため、アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．２８μｍを超えているカソードを有する電子ビーム照射装置では、カソードおよびアノード間の異常放電の発生に起因する磁性層１２の形成処理の自動停止回数を低減するのが困難となる。
【００４４】
以上のように、アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．２８μｍ以下（好ましくは、０．２０μｍ以下）となるようにバフ研磨加工を施すことにより、旋盤加工しただけの状態（比較例１，２）と比較して異常放電の発生率を十分に低下させることができ、アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上となるようにカソードを研磨することで、カソードの製作コストを十分に低減することができるのが理解できる。
【００４５】
このように、この電子ビーム照射装置６および磁気テープ製造装置１によれば、カソード２２におけるアノード２４側の一面２２ｓの十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨（この例では、バフ研磨加工）したことにより、アノードに抵抗器を接続することで異常放電状態が長時間に亘って維持されるのを回避する構成の従来の電子銃および真空蒸着装置とは異なり、異常放電の発生率自体を十分に低下させることができる。したがって、この電子ビーム照射装置６および磁気テープ製造装置１によれば、異常放電の発生に起因して磁性層１２の形成処理が停止される事態を招くことなく、均一な厚みの磁性層１２を形成することができるため、磁気テープ１０の製造コストを十分に低減することができる。
【００４６】
また、この電子ビーム照射装置６および磁気テープ製造装置１によれば、カソード２２におけるアノード２４側の一面２２ｓの十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下の範囲内となるように研磨（この例では、バフ研磨加工）したことにより、異常放電の発生率を一層低下させることができる。したがって、この電子ビーム照射装置６および磁気テープ製造装置１によれば、磁気テープ１０の製造コストを一層低減することができる。
【００４７】
なお、上記の例では、十点平均粗さＲｚが所望の範囲内となるようにカソードにおけるアノード側の一面をバフ研磨加工したが、本発明における「研磨」は「バフ研磨加工」に限定されず、「ダイヤモンド研磨加工」や「ラップ研磨加工」等の各種の「研磨」がこれに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】磁気テープ製造装置１の構成を示す構成図である。
【図２】磁気テープ１０の断面図である。
【図３】電子ビーム照射装置６の構成を示す構成図である。
【図４】電子ビーム照射装置６におけるカソード２２のアノード２４側の一面２２ｓを示す平面図である。
【図５】実施例１〜４および比較例１，２の各カソードを備えた電子ビーム照射装置における異常放電の発生について説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 磁気テープ製造装置
２ 真空槽
５ るつぼ
６ 電子ビーム照射装置
１０ 磁気テープ
１１ 非磁性支持体
１２ 磁性層
２１ フィラメント
２２ カソード
２２ｓ 一面
２３ グリッド
２４ アノード
２４ａ フランジ部
２４ｂ 筒状部
２５ 集束部
ＥＢ 電子ビーム
Ｍ 強磁性金属材料
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子ビーム蒸着装置用の電子ビーム照射装置、およびその電子ビーム照射装置を備えた電子ビーム蒸着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気テープの製造方法の１つとして、真空中で非磁性支持体（熱可塑性樹脂フィルム：以下、「樹脂フィルム」ともいう）の表面に磁性体を蒸着させて磁性層を形成する製造方法が知られている。具体的には、この製造方法では、磁性体（記録層形成用材料）を収容するるつぼと、るつぼ内の磁性体に電子ビームを照射して蒸発させる電子ビーム照射装置と、樹脂フィルムを走行させる樹脂フィルム走行装置（以下、「走行装置」ともいう）とを備えた電子ビーム蒸着装置を使用して、走行装置によって樹脂フィルムを冷却しつつ走行させた状態において、電子ビーム照射装置によってるつぼ内の磁性体を蒸発させることで、樹脂フィルムの表面に磁性体を蒸着させて磁性層を形成する。この場合、この種の電子ビーム蒸着装置では、電子ビーム照射装置におけるカソードおよびアノード間に異常放電が生じたときに、るつぼ内の磁性体に対する電子ビームの照射量が減少することによって磁性体の蒸発量が減少する結果、樹脂フィルムに対する磁性体の蒸着量にばらつきが生じて良好な磁性層を形成するのが困難となる。このため、この種の電子ビーム蒸着装置では、電子ビーム照射装置に対する各種の異常放電対策が施されている。
【０００３】
例えば、特開２０００−１０４１６８号公報に開示されている真空蒸着装置では、アノードに抵抗器を接続した電子銃（電子ビーム照射装置）を備えている。具体的には、この真空蒸着装置の電子銃では、一端をアース部に接続した抵抗器の他端をアノードに接続することにより、カソードとアノードとの間でアーク放電（異常放電）が生じたときに、アノードに流れ込んだ電流が抵抗器によって消費される（ジュール熱に変換される）構成が採用されている。したがって、この電子銃では、カソードおよびアノード間における異常放電が継続的に発生する（長時間に亘って異常放電状態が維持される）ことなく、発生した異常放電を瞬間的に遮断することが可能となっている。これにより、この電子銃を備えた真空蒸着装置では、異常放電に起因して電子ビームの照射量に大きなばらつきが生じる事態、すなわち、電子ビームの照射によって蒸発させる磁性体の量に大きなばらつきが生じる事態を回避することが可能となっている。
【特許文献１】特開２０００−１０４１６８号公報（第３−４頁、第１−２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、従来の電子銃および真空蒸着装置には、以下の問題点がある。すなわち、従来の電子銃では、カソードおよびアノード間に異常放電が生じたときに、アノードに流れ込んだ電流をアノードに接続した抵抗器で消費することにより、異常放電状態が長時間に亘って維持される事態を回避する構成が採用されている。一方、この種の真空蒸着装置では、膜厚が不均一な磁性層（記録層）が形成されたり、大電流に起因して装置が故障したりする事態を回避するために、規定時間を超える異常放電、規定回数を超える異常放電、および規定電流値を超える異常放電が発生したときに、記録層の形成処理を自動的に停止させる構成が採用されている。
【０００５】
この場合、記録層の形成処理が停止したときには、装置が停止するまでの間に走行させられた樹脂フィルムが無駄になる（製品としての使用できず、破棄される）だけでなく、形成処理の再開時において、均一な膜厚の記録層を形成可能な状態となるまで装置が安定する間に走行させられる樹脂フィルムも無駄になる。また、記録層の形成処理を開始してから異常放電に起因して形成処理を停止させるまでの時間が短いときには、停止時点までに形成された記録層がたとえ良好であったとしても、製品としての使用が可能な十分な長さの磁気テープを得ることができないため、記録層の形成が完了している樹脂フィルムを破棄せざるを得ない状態となる。さらに、形成処理を再開する際には、装置内の各部に付着した記録層形成用材料をクリーニングする作業や、るつぼ内の材料を再加熱する処理に長時間を要する。したがって異常放電に起因して形成処理を停止する回数が多いほど、磁気記録媒体（情報記録媒体）の製造コストが高騰する。
【０００６】
しかしながら、従来の電子銃では、異常放電が発生したときに、その状態が維持される時間を短くすることができるものの、異常放電の発生率自体を低下させることはできない。具体的には、出願人は、例えばカソードにおけるアノード側の一面に大きな傷付きが生じているときに、この傷付き部位とアノードとの間でスパークするようにして異常放電が発生する現象が生じるのを見出した。この出願人が見出した現象（カソードに生じている傷付きに起因する異常放電の発生）については、アノードに抵抗器を装着したとしても回避することはできない。このため、従来の電子銃（電子ビーム照射装置）、およびその電子銃を備えた真空蒸着装置（電子ビーム蒸着装置）では、短時間の異常放電が複数回に亘って発生することによって記録層の形成処理が停止することがあり、これに起因して、情報記録媒体の製造コストが高騰しているという問題点がある。
【０００７】
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、カソードおよびアノード間の異常放電の発生率を十分に低下させ得る電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成すべく、本発明に係る電子ビーム照射装置は、熱電子を放出するカソードと、当該カソードから前記熱電子が放出されている状態において当該カソードとの間に印加されているグリッド電圧の電圧値に応じた量の電子を放出するグリッドと、前記カソードとの間にアノード電圧が印加されて前記電子を加速させるアノードと、当該加速された電子を集束して電子ビームを生成する集束部とを備えた電子ビーム蒸着装置用の電子ビーム照射装置であって、前記カソードが、前記アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨されている。
【０００９】
また、本発明に係る電子ビーム照射装置は、前記カソードは、前記アノード側の前記一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下の範囲内となるように研磨されている。
【００１０】
また、本発明に係る電子ビーム蒸着装置は、上記のいずれかの電子ビーム照射装置と、記録層形成用材料を収容するるつぼとを備えて、前記るつぼ内の前記記録層形成用材料に対して前記電子ビーム照射装置から前記電子ビームを照射して当該記録層形成用材料を蒸発させて情報記録媒体用の支持体に蒸着させることによって記録層を形成可能に構成されている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置によれば、カソードにおけるアノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨したことにより、アノードに抵抗器を接続することで異常放電状態が長時間に亘って維持されるのを回避する構成の従来の電子銃および真空蒸着装置とは異なり、異常放電の発生率自体を十分に低下させることができる。したがって、この電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置によれば、異常放電の発生に起因して記録層の形成処理が停止される事態を招くことなく、均一な厚みの記録層を形成することができるため、情報記録媒体の製造コストを十分に低減することができる。
【００１２】
また、本発明に係る電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置によれば、カソードにおけるアノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下の範囲内となるように研磨したことにより、異常放電の発生率を一層低下させることができる。したがって、この電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置によれば、情報記録媒体の製造コストを一層低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る電子ビーム照射装置および電子ビーム蒸着装置の最良の形態について説明する。
【００１４】
最初に、磁気テープ製造装置１の構成について、図面を参照して説明する。
【００１５】
図１に示す磁気テープ製造装置１は、本発明に係る電子ビーム蒸着装置の一例であって、図２に示す磁気テープ１０を製造可能に構成されている。この場合、磁気テープ１０は、本発明における情報記録媒体に相当し、図２に示すように、磁性層１２および保護層１３が非磁性支持体１１の一方の面（同図における上面）にこの順で形成されると共に、バックコート層１５が非磁性支持体１１の他方の面（同図における下面）に形成されている。また、保護層１３の表面には潤滑剤１４が塗布されている。非磁性支持体１１は、本発明における支持体の一例であって、後述するように、磁性層１２や保護層１３等の形成処理時に加わる熱に耐え得る非磁性材料（一例として、高分子材料）でフィルム状に形成されている。具体的には、一例として、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリアミド、ポリアミドイミドおよびポリイミド等の各種高分子材料で形成されている。この場合、この磁気テープ１０では、一例として、厚み４．７μｍのポリエチレン−２，６−ナフタレート（ＰＥＮ）フィルムで非磁性支持体１１が構成されている。
【００１６】
磁性層１２は、本発明における記録層に相当し、後述するように、真空中において非磁性支持体１１の一方の面に強磁性金属材料Ｍ（本発明における記録層形成用材料：図１参照）を斜め蒸着法によって蒸着させることで複数のカラムが形成されて構成されている。この場合、強磁性金属材料Ｍは、良好な磁気的特性が得られると共に材料原価が比較的安価であり、しかも無害であることから、一例として、Ｃｏ（コバルト）、または、Ｃｏを主成分として含有するＣｏ含有合金が使用されている。この場合、強磁性金属材料ＭとしてＣｏ含有合金を使用するときには、ＣｏおよびＮｉを主成分とする合金、または、Ｃｏ、ＮｉおよびＣｒを主成分とする合金を使用するのが好ましく、これらの合金におけるＣｏ以外の各元素の含有率については、磁性層に要求される磁気的特性や耐食性に応じて適宜選択することができる。
【００１７】
保護層１３は、磁性層１２の酸化を防止すると共に磁性層１２の摩耗を阻止するための硬質薄膜であって、一例として、炭素を主成分とし、水素を含む材料を用いてＣＶＤ法によって成膜されている。潤滑剤１４としては、一例として、フッ素を含む潤滑剤、炭化水素系のエステル、または、これらの混合物が使用される。バックコート層１５は、結合剤樹脂（バインダ）と無機化合物および／またはカーボンブラックとを有機溶媒に混合分散させたバックコート層用塗料を塗布して硬化させることにより、厚みが０．１μｍ〜０．７μｍ程度となるように形成されている。この場合、結合剤樹脂としては、塩化ビニル系共重合体、ポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂およびポリエステル樹脂を単独または混合して用いることができる。カーボンブラックとしては、ファーネスカーボンブラック、サーマルカーボンブラック等を用いることができ、無機化合物としては、炭酸カルシウム、アルミナ、α−酸化鉄等を用いることができる。さらに、有機溶剤としては、ケトン系や芳香族炭化水素系の溶剤（例えば、メチルエチルケトン、トルエンおよびシクロヘキサノンなど）を用いることができる。
【００１８】
一方、図１に示すように、磁気テープ製造装置１は、繰り出しロール３ａ、巻き取りロール３ｂ、回転冷却ドラム４、るつぼ５、電子ビーム照射装置６、開始点側マスク７、終了点側マスク８および酸素供給部９が真空槽２内に収容されて上記の磁性層１２を形成可能に構成されている。また、真空槽２には、内部空間Ｓの気体を排気して真空状態を維持するための真空ポンプ２ａが取り付けられている。
【００１９】
繰り出しロール３ａは、磁性層１２が形成される非磁性支持体１１を巻回したロールを回転させることで非磁性支持体１１を回転冷却ドラム４側に向けて繰り出す。巻き取りロール３ｂは、磁性層１２が形成された非磁性支持体１１をロール状に巻き取る。回転冷却ドラム４は、繰り出しロール３ａから繰り出された非磁性支持体１１をその周面に添わせて走行させつつ冷却する。なお、実際には、繰り出しロール３ａと回転冷却ドラム４との間や回転冷却ドラム４と巻き取りロール３ｂとの間にガイドローラ等が存在するが、本発明についての理解を容易とするために、これらについての図示および説明を省略する。るつぼ５は、一例として、ＭｇＯ等で形成され、図示しない材料供給装置によって定期的に供給される強磁性金属材料Ｍ（この例では、Ｃｏ）を収容する。このるつぼ５は、電子ビーム照射装置６から出力される電子ビームＥＢの照射によって蒸発した強磁性金属材料Ｍを、回転冷却ドラム４の周面に添って走行している非磁性支持体１１の表面に斜めから蒸着させるように配置されている。
【００２０】
電子ビーム照射装置６は、るつぼ５内の強磁性金属材料Ｍを蒸発させるための電子ビームＥＢを出力可能に構成されている。具体的には、図３に示すように、電子ビーム照射装置６は、加熱処理用のフィラメント２１と、フィラメント２１によって加熱されることで熱電子を放出するカソード２２と、カソード２２から熱電子が放出されている状態においてカソード２２との間に印加されているグリッド電圧の電圧値に応じた量の電子を放出するグリッド２３と、カソード２２との間にアノード電圧が印加されることによって電子を加速させるアノード２４と、加速された電子を集束して電子ビームＥＢを生成する集束部２５とを備えている。なお、本明細書では、本発明についての理解を容易とするために、フィラメント２１、カソード２２、グリッド２３、アノード２４および集束部２５以外の構成要素に関する図示および説明を省略する。また、電子ビーム照射装置６によるＥＢの生成原理については公知のため、詳細な説明を省略する。この場合、カソード２２は、タングステン等の金属材料で円板状に形成されると共に、旋盤加工（切削加工）によってアノード２４側の一面２２ｓ（熱電子を放出する放出面：同図における下面）が半球状に凹まされている。
【００２１】
この場合、カソード２２は、タングステン等の金属材料の塊を旋盤加工（切削加工）することでアノード２４側の一面２２ｓが半球状に凹まされると共に、一面２２ｓがバフ研磨加工（本発明における「研磨」の一例）されている。これにより、この電子ビーム照射装置６では、カソード２２における一面２２ｓの半径方向（図４に示す矢印Ｒの向き：カソード２２の中心から外縁部に向かう方向）に沿った十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内（一例として、十点平均粗さＲｚ＝０．１０μｍ）となっている。なお、本明細書における十点平均粗さＲｚの測定条件は、以下のとおりである。
使用機器：（株）小坂研究所の表面粗さ測定機「ＳＥ−３４００」
使用触針：ＰＵ−ＤＨ１０（くちばし型Ｒ１０μｍ）
測定長さ（基準長）：１．２５ｍｍ
倍率：Ｘ＝５０倍、Ｙ＝５０００倍
カットオフ：０．２５
【００２２】
なお、上記のカソード２２と同形状で同じ材質のカソードであって、アノード２４側の一面２２ｓを研磨していないカソードでは、旋盤加工時に生じた小さな傷に起因して、その十点平均粗さＲｚが０．３０μｍ〜０．５０μｍ程度となっている。すなわち、この磁気テープ製造装置１における電子ビーム照射装置６では、カソード２２における一面２２ｓの粗さの度合いが、既存の一般的なカソードよりも小さくなっている。これにより、後述するようにして、この電子ビーム照射装置６では、磁性層１２の形成処理時におけるカソード２２およびアノード２４の間の異常放電の発生率が十分に低くなっている。一方、アノード２４は、フランジ部（鍔状部）２４ａと筒状部２４ｂとが無酸素銅等の銅や銅合金等の非磁性金属材料によって一体的に形成されている。具体的には、アノード２４は、金属材料の塊を旋盤加工（切削加工）することでフランジ部２４ａおよび筒状部２４ｂが形成されている。
【００２３】
開始点側マスク７は、図１に示すように、非磁性支持体１１の走行方向における上流側に配設されている。この開始点側マスク７は、るつぼ５から蒸発した強磁性金属材料Ｍの非磁性支持体１１に対する付着を阻止することで（非磁性支持体１１を覆うことで）蒸着領域Ａの蒸着開始点Ｐｓを規定する。なお、本明細書における蒸着開始点Ｐｓとは、るつぼ５の位置と回転冷却ドラム４の位置との関係に基づいて規定される幾何学的な意味での蒸着開始点であり、実際には、強磁性金属材料Ｍの蒸発量などに応じて同図に示す蒸着開始点Ｐｓよりも上流側から非磁性支持体１１に対する強磁性金属材料Ｍの蒸着が始まることもある。また、開始点側マスク７は、回転冷却ドラム４に対する配設位置を調整されることで、非磁性支持体１１に対して強磁性金属材料Ｍを付着させる角度（非磁性支持体１１の法線方向とるつぼ５が存在する方向とのなす角度）の最大角度を規定する。
【００２４】
終了点側マスク８は、非磁性支持体１１の走行方向における下流側に配設されている。この終了点側マスク８は、るつぼ５から蒸発した強磁性金属材料Ｍの非磁性支持体１１に対する付着を阻止することで（非磁性支持体１１を覆うことで）蒸着領域Ａの蒸着終了点Ｐｅを規定する。なお、上記の蒸着終了点Ｐｅは、前述した蒸着開始点Ｐｓと同様に幾何学的な意味での蒸着終了点であり、実際には、非磁性支持体１１のテープ走行速度および強磁性金属材料Ｍの蒸発量や終了点側マスク８の裏側に強磁性金属材料Ｍが回り込むことに起因して、同図に示す蒸着終了点Ｐｅよりも下流側まで非磁性支持体１１に対する強磁性金属材料Ｍの蒸着が続くこともある。また、終了点側マスク８は、回転冷却ドラム４に対する配設位置を調整されることで、非磁性支持体１１に対して強磁性金属材料Ｍを付着させる角度（非磁性支持体１１の法線方向とるつぼ５が存在する方向とのなす角度）の最小角度を規定する。
【００２５】
酸素供給部９は、終了点側マスク８と回転冷却ドラム４との間に配設されて、上記の蒸着領域Ａにおける蒸着終了点Ｐｅ側に配設されている。また、酸素供給部９は、非磁性支持体１１の幅方向に沿って複数の酸素ガス供給口（一例として、円形孔やスリット）が形成されて構成されている。この場合、酸素供給部９から供給する酸素ガスは、形成する磁性層１２や磁性層１２の飽和磁束密度、保磁力および電磁変換特性の向上を図る目的で導入されている。
【００２６】
次いで、磁気テープ製造装置１による磁気テープ１０の製造方法について、図面を参照して説明する。
【００２７】
磁気テープ１０の製造に際しては、まず、磁気テープ製造装置１を用いて、非磁性支持体１１の上に磁性層１２を形成する。具体的には、まず、磁性層１２を形成する非磁性支持体１１を巻回した原反を繰り出しロール３ａにセットして回転冷却ドラム４の周面に沿わせると共に、先端部を巻き取りロール３ｂに固定する。次いで、真空ポンプ２ａを作動させて真空槽２内を例えば１０−３Ｐａ程度の圧力となるように真空引きした後に、繰り出しロール３ａ、巻き取りロール３ｂおよび回転冷却ドラム４を回転させて回転冷却ドラム４の周面に沿って非磁性支持体１１を走行させる。続いて、るつぼ５内の強磁性金属材料Ｍに向けて電子ビーム照射装置６から電子ビームＥＢを照射することで強磁性金属材料Ｍを蒸発させると共に、酸素供給部９からの酸素ガスの供給を開始する。
【００２８】
この際に、電子ビーム照射装置６は、非磁性支持体１１の幅方向に沿って電子ビームＥＢを所定のピッチで走査（往復動）させる。これにより、るつぼ５内において強磁性金属材料Ｍが加熱されて蒸発する。また、るつぼ５から蒸発した強磁性金属材料Ｍのうちの蒸着開始点Ｐｓ付近に飛来した強磁性金属材料Ｍの多くは、回転冷却ドラム４の周面を走行している非磁性支持体１１の上に降り積もるようにして付着する。これにより、磁性層１２を構成する各カラムの基端部側が非磁性支持体１１上に成長し、磁性層１２における初期成長部の形成が進行する。
【００２９】
また、開始点側マスク７の部位で初期成長部が形成された非磁性支持体１１は、回転冷却ドラム４の周面に沿って走行して両マスク７，８の間に移動する。この際に、るつぼ５から蒸発して飛来した強磁性金属材料Ｍが上記の初期成長部（カラムの基端部）の上に付着する結果、非磁性支持体１１が蒸着終了点Ｐｅまで移動するまでの間においてカラムが基端部側（初期成長部を構成する部位）に続いて連続して成長して初期成長部の上に後期成長部が形成される。この場合、非磁性支持体１１が開始点側マスク７から露出した直後から終了点側マスク８によって覆われるまでの間において非磁性支持体１１に対するるつぼ５の相対的な存在方向（強磁性金属材料Ｍが飛来する方向）が逐次変化する結果、カラムの先端部側（後期成長部を構成する部位）が非磁性支持体１１の走行方向に対して下流側に傾斜しつつ側面視円弧状に成長する。この後期成長部の厚みは、終了点側マスク８の位置、非磁性支持体１１の走行速度、強磁性金属材料Ｍの蒸発量を適宜調整することで所望の厚みとすることができる。これにより、所望の平坦性を有する磁性層１２が非磁性支持体１１の上に形成される。
【００３０】
また、初期成長部および後期成長部の形成が完了した（磁性層１２の形成が完了した）非磁性支持体１１は、回転冷却ドラム４の周面から離脱して巻き取りロール３ｂに巻き取られる。これにより、磁性層１２の形成が完了する。この場合、この磁気テープ製造装置１では、前述したように、電子ビーム照射装置６のカソード２２における一面２２ｓの十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内（この例では、十点平均粗さＲｚ＝０．１０μｍ）となるようにカソード２２がバフ研磨加工されている。これにより、この磁気テープ製造装置１（電子ビーム照射装置６）では、カソード２２における一面２２ｓの粗さの度合いが旋盤加工だけで研磨されていない既存のカソードよりも小さくなっている。したがって、この磁気テープ製造装置１（電子ビーム照射装置６）では、磁性層１２の形成処理時において、研磨を施していない既存のカソードを使用した場合と比較して、カソード２２における一面２２ｓの傷に起因する異常放電の発生率が十分に低減されている。この結果、この磁気テープ製造装置１（電子ビーム照射装置６）では、カソード２２およびアノード２４間の異常放電に起因して磁性層１２の形成処理が自動的に停止する回数が十分に少なくなっている。
【００３１】
この後、保護層形成装置（図示せず）を用いて磁性層１２の表面に炭素を主成分とする材料（硬質薄膜形成用の材料）を付着させることで保護層１３を形成する。次いで、非磁性支持体１１の裏面側にバックコート層用塗料を塗布して乾燥させることによってバックコート層１５を形成すると共に、保護層１３の表面に潤滑剤１４を塗布する。以上により、磁気テープ１０の一連の製造工程が完了し、図２に示すように、磁気テープ１０が完成する。なお、テープカートリッジに収容される最終製品物としての磁気テープは、潤滑剤１４の塗布が完了した非磁性支持体１１を所定のテープ幅に裁断することで製造されるが、本発明についての理解を容易とするために、これらの工程についての図示および説明を省略する。
【００３２】
続いて、電子ビーム照射装置のカソードにおけるアノード側の一面の十点平均粗さＲｚと、カソードおよびアノード間の異常放電の発生との関係について、実施例および比較例を参照して具体的に説明する。
【００３３】
まず、十点平均粗さＲｚが相違する実施例１〜４および比較例１，２のカソードを作製し、各カソードを電子ビーム照射装置に装着して磁性層１２の形成処理を実行した。また、各カソードの総使用時間、総使用時間内における異常放電の発生回数（放電回数）、異常放電の発生率、および良否判定結果を図５に示す。なお、上記の「異常放電の発生率」については、「異常放電の発生回数」を「総使用時間」で除した値（すなわち、使用時間の１００時間当りにおける異常放電の発生回数）で表す。また、実施例１〜４および比較例１，２のカソードの製作条件や、十点平均粗さＲｚの測定条件は、以下のとおりである。
【００３４】
［実施例１］
旋盤加工が完了したカソードにおけるアノード側の一面に対して、その十点平均粗さＲｚが０．１０μｍとなるようにバフ研磨加工した。
【００３５】
［実施例２］
旋盤加工が完了したカソードにおけるアノード側の一面に対して、その十点平均粗さＲｚが０．１４μｍとなるようにバフ研磨加工した。
【００３６】
［実施例３］
旋盤加工が完了したカソードにおけるアノード側の一面に対して、その十点平均粗さＲｚが０．２０μｍとなるようにバフ研磨加工した。
【００３７】
［実施例４］
旋盤加工が完了したカソードにおけるアノード側の一面に対して、その十点平均粗さＲｚが０．２８μｍとなるようにバフ研磨加工した。
【００３８】
［比較例１］
旋盤加工しただけの状態のカソードを用意した。この場合、このカソードにおけるアノード側の一面は、その十点平均粗さＲｚが０．３２μｍであった。
【００３９】
［比較例３］
旋盤加工しただけの状態のカソードを用意した。この場合、このカソードにおけるアノード側の一面は、その十点平均粗さＲｚが０．４０μｍであった。
【００４０】
（十点平均粗さＲｚの測定）
（株）小坂研究所の表面粗さ測定機「ＳＥ−３４００」を使用して、前述した測定条件に従って各カソードの十点平均粗さＲｚを測定した。
【００４１】
図５に示すように、バフ研磨加工を施すことによってその十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となっている実施例１〜４のカソードを有する電子ビーム照射装置では、磁性層１２の形成時における異常放電の発生率（１００時間当りの発生回数）が０．４回〜９．４回の範囲内（１０．０回未満）と非常に低くなっている。これにより、異常放電の発生に起因する磁性層１２の形成処理の自動停止回数が十分に低下している。また、その十点平均粗さＲｚが０．２０μｍ以下となっている実施例１〜３のアノードを有する電子ビーム照射装置では、異常放電の発生率（１００時間当りの発生回数）が５．１回以下と一層低くなっている。したがって、実施例１〜３のカソードでは、異常放電の発生に起因する磁性層１２の形成処理の自動停止回数が一層低下する。
【００４２】
この場合、その十点平均粗さＲｚが実施例１のカソードにおける０．１０μｍとの値よりも低くなるように研磨することで、異常放電の発生率を一層低くすることができると考えられるが、タングステン等の金属材料で形成されたカソードを十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ未満となるように研磨するためには、専用の非常に高価な研磨加工設備を用意する必要が生じる。また、そのような設備を使用した場合であっても、対象物のすべてを十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ未満となるように研磨するのは非常に困難であり、複数個の加工物のうちの条件を満たす（十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ未満となっている）加工物だけを使用することとなる。このため、十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ未満のカソードを用意するためのコストが高騰し、結果として、磁気テープ１０の製造コストが高騰する。
【００４３】
また、旋盤加工しただけで、アノード側の一面を研磨していない比較例１，２のカソード（既存の一般的なカソード）では、その十点平均粗さＲｚが０．３２μｍおよび０．４０μｍ（十点平均粗さＲｚが０．２８μｍを超えているカソードの一例）を有する電子ビーム照射装置では、磁性層１２の形成時における異常放電の発生率（１００時間当りの発生回数）が１１．４回、および２１．５回と非常に高くなっている。このように、アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．２８μｍを超えている比較例１，２のカソードでは、異常放電の発生率が非常に高く、特に、十点平均粗さＲｚが０．４０μｍ以上の比較例２のカソードでは、その異常放電の発生率（１００時間当りの発生回数）が２０回以上（この例では、２１．５回）と非常に高くなっている。このため、アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．２８μｍを超えているカソードを有する電子ビーム照射装置では、カソードおよびアノード間の異常放電の発生に起因する磁性層１２の形成処理の自動停止回数を低減するのが困難となる。
【００４４】
以上のように、アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．２８μｍ以下（好ましくは、０．２０μｍ以下）となるようにバフ研磨加工を施すことにより、旋盤加工しただけの状態（比較例１，２）と比較して異常放電の発生率を十分に低下させることができ、アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上となるようにカソードを研磨することで、カソードの製作コストを十分に低減することができるのが理解できる。
【００４５】
このように、この電子ビーム照射装置６および磁気テープ製造装置１によれば、カソード２２におけるアノード２４側の一面２２ｓの十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨（この例では、バフ研磨加工）したことにより、アノードに抵抗器を接続することで異常放電状態が長時間に亘って維持されるのを回避する構成の従来の電子銃および真空蒸着装置とは異なり、異常放電の発生率自体を十分に低下させることができる。したがって、この電子ビーム照射装置６および磁気テープ製造装置１によれば、異常放電の発生に起因して磁性層１２の形成処理が停止される事態を招くことなく、均一な厚みの磁性層１２を形成することができるため、磁気テープ１０の製造コストを十分に低減することができる。
【００４６】
また、この電子ビーム照射装置６および磁気テープ製造装置１によれば、カソード２２におけるアノード２４側の一面２２ｓの十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下の範囲内となるように研磨（この例では、バフ研磨加工）したことにより、異常放電の発生率を一層低下させることができる。したがって、この電子ビーム照射装置６および磁気テープ製造装置１によれば、磁気テープ１０の製造コストを一層低減することができる。
【００４７】
なお、上記の例では、十点平均粗さＲｚが所望の範囲内となるようにカソードにおけるアノード側の一面をバフ研磨加工したが、本発明における「研磨」は「バフ研磨加工」に限定されず、「ダイヤモンド研磨加工」や「ラップ研磨加工」等の各種の「研磨」がこれに含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】磁気テープ製造装置１の構成を示す構成図である。
【図２】磁気テープ１０の断面図である。
【図３】電子ビーム照射装置６の構成を示す構成図である。
【図４】電子ビーム照射装置６におけるカソード２２のアノード２４側の一面２２ｓを示す平面図である。
【図５】実施例１〜４および比較例１，２の各カソードを備えた電子ビーム照射装置における異常放電の発生について説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ 磁気テープ製造装置
２ 真空槽
５ るつぼ
６ 電子ビーム照射装置
１０ 磁気テープ
１１ 非磁性支持体
１２ 磁性層
２１ フィラメント
２２ カソード
２２ｓ 一面
２３ グリッド
２４ アノード
２４ａ フランジ部
２４ｂ 筒状部
２５ 集束部
ＥＢ 電子ビーム
Ｍ 強磁性金属材料
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電子を放出するカソードと、当該カソードから前記熱電子が放出されている状態において当該カソードとの間に印加されているグリッド電圧の電圧値に応じた量の電子を放出するグリッドと、前記カソードとの間にアノード電圧が印加されて前記電子を加速させるアノードと、当該加速された電子を集束して電子ビームを生成する集束部とを備えた電子ビーム蒸着装置用の電子ビーム照射装置であって、
前記カソードは、前記アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨されている電子ビーム照射装置。
【請求項２】
前記カソードは、前記アノード側の前記一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下の範囲内となるように研磨されている電子ビーム照射装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電子ビーム照射装置と、記録層形成用材料を収容するるつぼとを備えて、前記るつぼ内の前記記録層形成用材料に対して前記電子ビーム照射装置から前記電子ビームを照射して当該記録層形成用材料を蒸発させて情報記録媒体用の支持体に蒸着させることによって記録層を形成可能に構成されている電子ビーム蒸着装置。
【請求項１】
熱電子を放出するカソードと、当該カソードから前記熱電子が放出されている状態において当該カソードとの間に印加されているグリッド電圧の電圧値に応じた量の電子を放出するグリッドと、前記カソードとの間にアノード電圧が印加されて前記電子を加速させるアノードと、当該加速された電子を集束して電子ビームを生成する集束部とを備えた電子ビーム蒸着装置用の電子ビーム照射装置であって、
前記カソードは、前記アノード側の一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２８μｍ以下の範囲内となるように研磨されている電子ビーム照射装置。
【請求項２】
前記カソードは、前記アノード側の前記一面の十点平均粗さＲｚが０．１０μｍ以上０．２０μｍ以下の範囲内となるように研磨されている電子ビーム照射装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の電子ビーム照射装置と、記録層形成用材料を収容するるつぼとを備えて、前記るつぼ内の前記記録層形成用材料に対して前記電子ビーム照射装置から前記電子ビームを照射して当該記録層形成用材料を蒸発させて情報記録媒体用の支持体に蒸着させることによって記録層を形成可能に構成されている電子ビーム蒸着装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００９−１７３９５４（Ｐ２００９−１７３９５４Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０５９２（Ｐ２００８−１０５９２）
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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