JP2572360B2

JP2572360B2 - 磁気媒体の製造方法

Info

Publication number: JP2572360B2
Application number: JP6180406A
Authority: JP
Inventors: アードン、シェア; カーリン、セイボ
Original assignee: SUPEKUTORAMU SAIENSEZU BV
Current assignee: SUPEKUTORAMU SAIENSEZU BV
Priority date: 1985-03-11
Filing date: 1994-07-11
Publication date: 1997-01-16
Anticipated expiration: 2012-01-16
Also published as: GB2172291A; GB2172291B; DE3607797A1; US4585535A; GB8605275D0; JPS61267934A; FR2578675B1; IT8619635A0; CH678464A5; IT1204368B; FR2578675A1; CA1278179C; JPH07192263A; JPH077502B2

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気媒体の製造方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、生音楽、口述録音および映画なら
びにテレビジョン放送の映像信号用のテープレコーダー
が急増してきた。さらにコンピューターやワードプロセ
ッサーがフロッピーディスクまたはハードディスクの形
でソフトウエアを必要とするためこれに拍車をかけてい
る。これらは通常磁性材料の懸濁液から製造される。磁
性粒子の懸濁を良好とするため、従来の方法では分散液
はディスク上に吐出されて薄い被覆を形成する。被覆さ
れたディスクは被覆が湿っているうちに磁場内に置いて
磁性粒子を配向させる。次に、通常複熱な熱サイクルに
よってディスクを硬化させる。この方法による収率は非
常に低かった。

【０００３】従来、磁性材料例えば微細な酸化第二鉄粒
子を水に懸濁して電気泳動によりテープ上に沈積し得る
ことが提案されてきた。本発明者らは誘電率が低く抵抗
率の高い他の液状担体、特にイソパール（ＩＳＯＰＡ
Ｒ）類がこの目的に対しより優れた材料であることを見
いだした。電気泳動が生ずるためにはトナー粒子は正し
い極性で荷電されなければならない。これが電荷指向剤
の役目である。イソパールとトナー粒子と電荷指向剤と
から成る液状トナー浴は電気的にほゞ中性でなければな
らない。すなわち、電荷指向剤はトナー粒子に電荷を導
入するだけでなく、同数の反対の電荷を結合した粒子
（対イオンと呼ばれる）を生ずる。対イオンは荷重した
個々の分子イオン、鎖状ポリマー、ミセル、その他の分
子集合体であってよい。電荷指向剤がその機能を果すに
は二つの可能な方法がある。第一の方法では電荷指向剤
はトナー粒子と混合されるまでは中性のものから成って
いる。混合されると電荷指向剤とトナー粒子との間のエ
ンタルピー差により化学反応が誘起され、トナーはある
符号の電荷を、電荷指向剤はもう一方の符号の電荷を帯
びる。これは２種の粒子間で電子が交換されるためまた
はイオン性分子基が電荷指向剤分子からトナー粒子に転
移するために起ると考えられる。電荷指向剤が機能する
第二のより一般的な方法は、これがトナー粒子との混合
前、液状担体中のイオン性溶液をなしているものであ
る。トナーと電荷指向剤とが混合されるとイオン種の一
つが優先的にトナー粒子に付着する。トナーに付着する
イオンの符号は一般にトナー粒子の表面の性質と電荷指
向剤内のイオン種とによって変化する。ある一つの電荷
指向剤が一つのトナーを正に別のトナーを負に荷電した
り、また全く荷電しないことがある。好ましいあり方
は、二つのイオン種のうち大きい方がトナーに付着し、
従って小さい、より動き易い方が対イオンとして働くこ
とである。

【０００４】もしトナー懸濁液が電荷指向不足、すなわ
ちイオン付着確率が低く従ってトナー粒子１個当り付着
している電荷指向剤イオン（正しい符号の）が平均して
１個より少い場合にはトナー粒子は綿状凝集物を生じ易
い。このフロキュレーションの生ずる機構は、荷電した
トナー粒子に隣接する中性トナー粒子が誘起双極子を帯
びて引力が生じ粒子を結合させることによる。

【０００５】浴中のトナー粒子はすべて同一の平衡化学
ポテンシャルに到達するであろう。平衡において、ある
一個の粒子上の電荷はその半径が大きい程大きく（その
キャパシタンスが半径に反比例するため）またその表面
の電荷指向剤イオンの付着する部位（「フック」と呼ば
れる）の数が多い程大きい。液体中における粒子上の粘
性抗力もその半径に比例する。このため、移動度（粒子
当りの電荷に比例し粘性抵力に反比例する）は、もし表
面フックの密度がすべての粒子上で同じであれば粒子の
大きさに無関係となる傾向がある。このことは、粒子の
フック密度が無統制の場合は粒子の電場への対応が異
り、トーナーの不均一な沈積が生じ易いことを意味す
る。その結果、移動度最大のトナー粒子が最初に展開液
から脱け出し、のろい粒子はあとに残ることになる。こ
れが進むと、たとえ浴を補充してトナー粒子密度を一定
に保っても、以後の展開用分散液施用に際して粒子の沈
積密度は低下し、その分散液は「消耗している」と云わ
れる。

【０００６】もしトナー懸濁液が電荷指向過度である
と、第二の、これがイオン性溶液である場合には、浴中
にはトナー粒子と同符号の余分のイオンが存在すること
になるであろう。これは業界で、トナーが「連続相導電
性」を持つ状態と云われている。連続相導電性が存在す
る場合トナー粒子と同符号のイオンはトナー粒子と競合
して作像域に到達する。その結果荷電された基体に到達
するトナーの密度は最適濃度より低くなる。連続相導電
性はまた、プリント的用途においてトナーが最初に沈積
した表面から担体へ転移する効率に悪影響を与える。

【０００７】

【本発明による課題の解決】本発明者らは強磁性粒子例
えば酸化第二鉄の実質的に均質なフィルムを、これを熱
可塑樹脂内にカプセル化することによって製造し得るこ
とを発見した。樹脂は液状分散剤、例えばイソパール
（エクソン社製の一連の低沸点異性化脂肪族炭化水素液
体の商標）に不溶でなければならない。さらに、この被
覆すなわちカプセル化材は沈積後溶融して平滑な表面を
生じかつ強磁性粒子の配向を可能とするものでなければ
ならない。さらにカプセル化材の表面は電荷指向剤を受
入れるべき複数の官能性部位を有していなければならな
い。これによって、調整可能に荷電され移動度の等し
い、カプセル化された強磁性粒子例えば酸化第二鉄を製
造することができる。かくして、電気泳動を生ずるよう
に加えた電場が懸濁液の消耗を起すことなく電気泳動的
に可動性なトナー粒子を所定の場所に移動させる。カプ
セル化材と電荷指向剤との関係は、イオン効果ないし酸
−塩基現象に類似したものと考えることができる。

【０００８】本発明は、強磁性材料をテープ、フロッピ
ーディスク、ハードディスク、または四角でプラスチッ
ク製の保障用カード等上に電気泳動的に沈積して高密度
記録媒体を製造する方法、ならびにこの方法の実施に有
用な組成物に関する。

【０００９】特公昭５０−２８０９３には樹脂を磁性顔
料と共に水中に乳化して得られるペイントの電着につい
て開示されている。このペイントは電気泳動的にアルミ
ニウム円板上に施される。乳化液は乳化性アクリル樹脂
４０重量部、水溶性メラミン樹脂４重量部、ガンマ酸化
第二鉄１６０重量部、イソプロパノール１０重量部、ト
リイソプロパノールアミン７重量部、およびイオン交換
水２７９重量部から成っている。

【００１０】特公昭５２−２５３２１には水溶性アクリ
ル酸ポリマーの乳化を助ける有機溶媒が乳化液に含まれ
る以外は上記と同様の組成物が使用されている。好まし
い例としてメチルイソブチルケトンが挙げられている。

【００１１】一般に、本発明では磁性顔料粒子と結合剤
例えばワックス、ワックス状ポリマーまたはポリマー混
合物とを、相当な数の官能性部位を生ずるための助剤、
例えば電荷指向剤と共に乾式カプセル化する。このカプ
セル化はカプセル化された顔料がカプセル化と湿式摩砕
との厳しい条件下でも損傷を受けずに保たれるようなも
のでなければならない。カプセル化材は分散媒に不溶で
なければならない。カプセル化は、カプセル化用ワック
スまたはワックス状ポリマー混合物と官能性部位を生ず
るための組成物とを乾式摩砕することによって行われ
る。乾式摩砕した材料は次に、摩砕機中でイソパール−
Ｇ、イソパール−Ｈ、イソパール−Ｌまたはイソパール
−Ｍと共に湿式摩砕される。微細に摩砕された一次乾燥
分散物を湿式摩砕することにより均一にカプセル化され
た顔料分散物が生成する。希釈工程中に追加のまたは異
った電荷指向剤を添加してもよい。この電荷指向剤はコ
ートされたトナー粒子の官能性部位すなわちフックに化
学的に結合することによりこれに所望の極性を均一に付
与する。コーティングが均一であるため、磁性顔料の不
均一な性質が隠され、従来の液状分散物の特徴であるト
ナーの消耗は防止される。

【００１２】本発明の目的の一つは、沈積層の厚さの調
製がより良好に行い得る、電気泳動的沈積法によって磁
気記録媒体を製造する方法を提供することである。

【００１３】本発明の他の一つの目的は厚さが均一でピ
ンホールのない磁気記録媒体を製造する方法を提供する
ことである。

【００１４】本発明の目的はさらに、磁気記録媒体を迅
速かつ連続的に大量生産する方法を提供することであ
る。

【００１５】本発明の目的はさらに、カプセル化および
摩砕の工程中に破損することのない、カプセル化された
針状強磁性粒子の懸濁液を提供することである。

【００１６】本発明の目的はさらに、被覆工程と配向工
程とを分離した磁気記録媒体の製造方法を提供すること
である。

【００１７】本発明の目的はさらに、皮膜が沈積された
後、粒子の配向を起させる磁場に置かれている間に溶融
し得るような適当な融点を有する結合剤を選定すること
である。この配向は次に、温度が結合剤の融点以下に下
げられた時に凍結される。

【００１８】本発明の目的はさらに、カプセル化用結合
剤が官能的部位をこれに与えるための組成物を含有して
いる、カプセル化された強磁性材料を提供することであ
る。

【００１９】本発明の目的はさらに、電子線によりまた
は熱的に硬化して記録用ヘッドが上を通過することによ
る摩耗に耐えることのできる硬い表面を生ずることので
きる、カプセル化用結合剤材料を選択することである。

【００２０】本発明の目的はさらに、電場または磁場勾
配またはその両者、ならびに表面に直角方向の均一な磁
場を使用して、針状磁性粒子を溶融結合剤中に配向さ
せ、かつ粒子に上部表面に対して適正な位置をとらせる
方法を提供することである。

【００２１】本発明のその他の目的は以下の記述から明
かとなるであろう。

【００２２】

【実施例】第１図について説明すると、カルナウバろう
８４ｇ、Ａ−Ｃ５４０（エチレン−アクリル酸コポリマ
ーに対するアライドケミカル社の商標）４２ｇ、および
ガンマ酸化第二鉄［Ｆｅ₂Ｏ₃、ファイザー社からプフェ
ロックス（Ｐｆｅｒｏｘ）の商品名で販売］３９２ｇを
業界公知の２本ロールラバーミルに装入する。さらにＡ
−Ｃ２０１（エチレン−アクリル酸コポリマーのカルシ
ウム塩に対するアライドケミカル社の商標）４２ｇをも
加える。Ａ−Ｃ５４０とＡ−Ｃ２０１とは電荷指向剤と
して作用して、電荷指向剤が反応し得るための官能性部
位すなわちフックを生ずる。官能性部位の調整のための
今一つの添加剤はステアリン酸である。Ａ−Ｃ５４０は
それ自体結合剤として作用し得る。官能性部位調整のた
めのその他の添加剤はスチレン−アクリレートコポリマ
ー、エチレン−酢酸ビニル−アクリル酸プラスコポリマ
ー、酸化ポリエチレン、アクリルエステルポリマー、ア
クリルエステル−アクリル酸コポリマー、スチレン−ア
リルアルコールコポリマー、ポリエチレンオキシドポリ
マー、およびプロピレン−酸化エチレンコポリマーであ
る。これらのポリマーは結合剤の官能性部位調整のため
に添加されるが、それら自体も結合剤として作用し得
る。カルナウバろうは記録媒体が形成された後潤滑剤と
して働くので特に有用である。さらに、本プロセスの第
一工程で装入された材料はすべて、４０℃以下でイソパ
ールに不溶ないし溶媒和不能である。磁性顔料、結合
剤、官能性部位調節剤をラバーミルで６０℃、１時間混
合すると、この間に顔料は均一に分散する。なお顔料と
結合剤をラバーミルで１３０℃でも混合を行った。高温
度により顔料の分散時間は短縮される。

【００２３】冷却すると、カプセル化された磁性粒子は
クレヨン状固体となるので、次にこれを粉砕する。次
に、粉砕工程からの粉末とイソパール−Ｈ２１００ｇと
を湿式摩砕工程に供給する。この工程は摩砕機内で行な
う。粉砕工程によって、粉末の湿式摩砕に要する時間は
短縮されるが、ラバーミルからのクレヨン状固体は、摩
砕機への装入が便利なような形状となし得る任意の手段
によって小粒子に細分化することができることは理解し
得るであろう。

【００２４】次にカプセル化された磁性粒子を５時間湿
式摩砕する。摩砕時間を長くすると分散が改善され平均
粒径は小さくなる。湿式摩砕工程に供給された粉末は、
カプセル化された磁性粒子複数を含む球から成ってい
る。プフェロックス４２３０またはプフェロックス２２
３８ｃのいずれをも使用することができる。これらは直
径約０．０３〜０．０４ミクロンでアスペクト比１：６
ないし１：７である。これらの針状または樹枝状晶的な
磁性粒子相当数が各球内に存在している。適当な任意の
強磁性材料が使用し得ることは理解し得るであろう。

【００２５】湿式摩砕使用される非極性液体分散媒は異
性化された脂肪族炭化水素、特にイソパール−Ｇ、イソ
パール−Ｈ、イソパール−Ｋ、イソパール−Ｌおよびイ
ソパール−Ｍである。これらのイソパール類は非常に純
度の高いイソパラフィン系炭化水素の狭い留分である。
例えばイソパール−Ｇの沸点範囲は１５６〜１７６℃で
ある。イソパール−Ｌの中留点は約１９４℃である。イ
ソパール−Ｍは引火点７７℃、自然発火温度３３８℃で
ある。製造規格は厳密に、例えば硫黄、酸、カルボキシ
ル、および塩化物は数ｐｐｍに抑えられている。これら
は実質的に無臭で非常に軽いパラフィン臭を有するのみ
であり、臭いの安定性が優れている。すべてエクソン社
により製造されている。

【００２６】液体分散媒はすべて体積電気抵抗１０⁹オ
ームセンチメートル以上、比誘電率３．０以下であり、
２５℃における蒸気圧は１０ｈＰａ以下である。望まし
いイソパールはイソパールＧで、タグ密閉式試験法によ
り測定した引火点は４０℃である。イソパール−Ｌは同
じ方法で測定した引火点６１℃、イソパール−Ｍはペン
スキーマルテンス法で測定した引火点７７℃である。以
上は好ましい分散媒について記述したが、本質的に重要
な特性は体積抵抗と誘電率である。分散媒のその他の特
徴は、ＡＳＴＭＤ１１３３により測定して２７また
は２８付近の、低いカウリブタノール価である。

【００２７】加えられた添加剤は官能性部位の調整の作
用をなすのみでなくカルナウバろうの溶融粘度を増加さ
せる。さらにこれらの材料は架橋されて沈積物を硬化し
て硬い耐久性ある表面とすることができる。湿式摩砕工
程から排出された材料は固形分対分散比約４０％の液状
濃縮物である。この濃縮物を次に固形分対分散媒比約２
０％となるようイソパールで希釈する。この分散物を以
後の使用のために貯蔵する。この溶液を使用して磁性被
覆を基板上に沈積し記録媒体として使用しようとする場
合は、この貯蔵分散物をイソパールで希釈して液に対す
る固形分含有量約２％となるようにする。

【００２８】電荷指向剤を乾式摩砕工程および希釈工程
において添加する例を示したが、望むならば電荷指向剤
を湿式摩砕工程において添加し得ることを理解すべきで
ある。電荷指向剤には明かに異なる２種類のものがあ
る。第一の場合には、イソパール中の電荷指向剤は１Ｋ
Ｈｚで測定した電導率が、それをトナー粒子と混合した
場合の電導率より大きい。レシチンおよびバリウムペト
ロナート（ＢａＰｅｔ）はその例である。第二の場合に
はイソパール中の電荷指向剤はほとんど導電性を持たな
い。しかしこれをトナー粒子と混合するとかなりの導電
性がある。スルホコハク酸バリウム（ＢａＯＴ）および
ビストリデシルスルホサクシネートの塩はこの場合の例
である。

【００２９】好ましい電荷指向剤は、トナー粒子不在の
場合に導電性のないものである。過剰の導電性があれば
それは浴中に存在するトナー粒子と同符号のイオンの存
在によって生ずる。これらの不必要なイオンはトナーを
動かすのと同じ電磁場に反応して顔料を含まぬ電荷を沈
積させる。

【００３０】トナー粒子（半径的０．５〜３．０μ）当
りの電荷は測定の結果１００〜数百の範囲であった。こ
れらの電荷から生じるゼータ電位は１Ｖのオーダーで、
熱エネルギーに比して大きい。このことは各トナー粒子
当りの官能性部位の濃度の高いこと（部位数約１０⁴〜
１０⁶）および電荷指向剤分子とそれらとの化学反応の
性質とによって可能となる。

【００３１】トナー粒子当りの電荷が大きいと分散は安
定化される。粒子間の間隔が大きいときは同種荷電粒子
間の反撥力が粒子を互いに離れた状態に保ち、長い分子
が緩衝材として作用して（立体障害を生じて）、トナー
粒子の表面同士が誘起双極子吸引相互作用が有効となっ
て凝集を起す程接近するのを防止する。クーロン相互反
撥作用は粒子間の距離に逆比例し、電荷に誘起される双
極子吸引相互作用は距離の四乗に逆比例する。粒子が十
分離れている限り相互反撥作用が主体となり分散は安定
である。粒子を凝集し始めるに任せるとそのキャパシタ
ンスが変化、粒子当り電荷が変化し浴の性質は劣化す
る。

【００３２】カプセル化工程において電荷指向剤が添加
されるが、追加の電荷指向剤を湿式摩砕工程中にまたは
沈積工程において分散物に添加することができる。湿式
摩砕中に電荷指向剤を添加すると分散は改善される傾向
がある。電荷指向剤の量が理想的であれば、顔料粒子の
数と同数の負の荷電体が生成するであろう。すなわち、
過剰の遊離負荷電イオンは存在しないであろう。負イオ
ンの数が過剰であると液の電導度が増加し、展開液に連
続相電導度が加わる。電荷指向剤の使用量の上限をきめ
る条件が今一つある。対イオンの移動度はトナー粒子よ
りも大でなければならない。この場合、トナー粒子を基
体の方へ駆動する目的の外部電場が加えられると、より
易動性の対イオンが最初に応答し、沈積基体に隣接して
空間電荷枯渇層を残して対極上に蓄積する。枯渇層の厚
さは印加電圧とキャリヤー濃度により異なる。一旦枯渇
層が生成すると、そこはトナー粒子を基体上へ駆動すべ
き電場の存在する唯一の領域となる。その場合トナー粒
子は「空間電荷により限定された電流」条件下で基体表
面へ移動する。この状態は表面に到着する粒子の空間的
分布がランダムな粒子分布よりも均一であるため好まし
い。得られるフィルムは均一、平滑でピンホールの無い
ものとなり易い。もし電荷指向剤の量が多過ぎてトナー
粒子の移動度が対イオンの移動度よりも大きいと、空間
電荷限定電流条件下での沈積が生じない。

【００３３】沈積工程は、電荷指向されたカプセル化磁
性粒子約２重量％を含有する浴中で行われる。被覆され
た磁性粒子の粒度分布は変化し得る。しかし、小粒子と
大粒子の移動度は、フック濃度が粒度と無関係であれ
ば、ほゞ同じである。大粒子はより多くの電荷を蓄積す
るが、小粒子よりも粘性抗力が大きい。逆に小粒子は荷
電が少いが、液状分散媒中を移動する際の粘性抗力が小
さい。その結果粒度は自体補償的に作用する。粒子のド
リフト速度は加えられる電場の関数であり、場が強い程
ドリフト速度は大きい。加える場の電圧を変化すること
により沈積層の厚さを調節することができる。例えば金
属製円板上に沈積する場合は、金属を陽極に接続して４
００ないし１０００Ｖの電圧を使用することができる。
電場にかける時間は０．００１ないし１秒の間で変える
ことができる。絶縁性担体例えばマイラーテープ上に沈
積したいときはテープ裏面に陽極をあて、２０００ない
し５０００Ｖの電圧を加える。この場合も沈積の厚さは
担体が電場内にある時間によって調節される。別の方法
として、テープその他の絶縁体への沈積は、先ず基体を
コロナ放電工程にかけ、次に荷電された媒体を展開帯域
に通しトナーをこれに付着させて行なうこともできる。

【００３４】電気泳動完了後、被覆された担体の表面は
浴で濡れている。浴には沈積しなかった粒子が含まれて
いるのでそれらを媒体の表面上に放置しておくことは望
ましくない。従ってこの表面を公知の方法によって、例
えばワイパーブレード、ドクターブレード、エアナイ
フ、スクイージコロナおよび掃除ローラ（リバースロー
ラ等）によって清浄にし新たに沈積した磁性層の表面上
に薄い液体層を残すようにする。

【００３５】結合剤および添加剤のすべては１４０℃以
下の温度で軟化することが認められるであろう。例えば
Ａ−Ｃ５４０は１０８℃で軟化し、１４０℃におけるブ
ルックフィールド粘度は５００ｃｐｓである。沈積した
被覆をのせた担体が乾いた泥状のひゞわれ模様を呈する
のを避けるためには、これを乾燥前に配向工程に通すこ
とが重要である。ひゞわれの無い沈積物を得るために
は、沈積物の表面は配向工程における加熱が開始される
前に湿っていなければならない。加熱中には磁性顔料粒
子は何ら特別の配向を受けない。磁性粒子の配向は縦方
向にも、実質的に垂直方向にも調節することができる。
垂直の磁気記録は高密度充填ができるため好まれる。垂
直配向粒子の場合高密度で、比較的厚い媒体においてさ
え消磁に何の問題も生じないため磁化の強さが上下する
領域間の転移は非常にシャープとなり得る。しかし市販
の多数の記録およびこれら記録の読取りヘッドには縦配
向が必要である。

【００３６】例１先に第１図について述べた操作を、プフェロックス４２
３０３９２ｇ、カルナウバろう８４ｇ、Ａ−Ｃ５４０
４２ｇ、水酸化カルシウム［Ｃａ（ＯＨ）₂］１．５
６ｇで部分的に中和されたＡ−Ｃ５４０４２ｇ、およ
びイソパール−Ｈ２１００ｇを使用して実施した。

【００３７】例２Ａ−Ｃ５４０４２ｇを酸化マグネシウム［ＭｇＯ］
１．３９ｇで部分的に中和した以外例１と同様に操作し
た。

【００３８】例３ラバーミルにＡ−Ｃ５４０１６８ｇを供給し、カルナ
ウバろうを使用しない以外例２と同様に操作した。さら
に、プフェロックス２２２８ＨＣ３２９ｇを使用し
た。

【００３９】例４プフェロックス２２２８ＨＣ３９２ｇ、カルナウバ
ろう１３５ｇ、Ａ−Ｃ５４０６６ｇ、およびＡ−Ｃ２
０１６６ｇをラバーミルに装入し１３０℃で混合し
た。ラバーミルからクレヨン状の小片を取出し微粉砕機
で粉末化した。次にこの粉末を湿式摩砕工程に供給し
た。この工程にはイソパール−Ｈ２５００ｇを添加し
た。摩砕機を５時間運転し懸濁液を得た。懸濁液の一部
を重量で１０倍のイソパール−Ｈで希釈し沈積工程に送
った。固形分５重量％から０．３重量％までの、濃度の
異る多数の浴を調製した。金属円板上の沈積量は電気泳
動の前後に円板を秤量して求めた。沈積物の重量は固形
分濃度の関数として変化することを見いだした。

【００４０】例５摩砕機を２４時間運転した以外は例４と同様に操作し
た。電荷指向剤はジトリデシルスルホコハク酸バリウム
塩８．４ｇであった。

【００４１】沈積工程は、先に示したように、電圧を加
えることによって荷電粒子を基体上に沈積させることに
よって行った。被覆の厚さは浴中の固形分濃度の関数で
あるばかりでなく、電圧および時間の関数としても変化
する。十分な時間沈積を進行させることにより、展開電
極と円形基体との間の磁性粒子の浴を完全に消耗するこ
とができる。操作電圧を加える時間は０．１秒から２秒
以上まで変えることができる。

【００４２】基体上への沈積は種々異なる方法によって
行った。第２図について説明すると、展開用電極２は基
体４と平行に０．１〜５ｍｍの間隔をおいて置かれてい
る。間隔は通常１ｍｍとする。次にこの組立部品を容器
３内のトナー浴６中に挿入し、スイッチ５を閉じて電圧
源８からの電圧パルスを所定時間加える。次に上記組立
部品を浴から取出し、展開電極を基体から離し、過剰の
液を、基体を純イソパールに浸したのち回転してこれを
除きさらにエアナイフ（図には示していない）を表面上
を通過させて除去する。次に基体をまだ濡れているうち
にヒーター（図には示してない）上ののせ、温度を結合
剤の融点まで上昇させる。この加熱工程は、この部品を
均一な磁場にかけながら実施する。次に、部品をなお磁
場内に保ったまゝ、温度を融点以下に下げて結合剤を固
化させる。

【００４３】このようにして磁性粒子の配向は硬化した
固体中に固定される。ハードディスクまたはフロッピー
ディスクに必要な周縁縦方向配向を達成するために、デ
ィスクを結合剤の融点以上に加熱しながら公知の配向方
法を実施する。垂直配向は加熱サイクル中に基体をＣ−
型磁石の極片に平行に置いて達成される。

【００４４】次に第３図について説明すると、可動テー
ブル１２に乗せた金属円板上に沈積を行った。この組立
部品は通常トナー浴６中に沈めてあり、１〜１０インチ
／秒の均一な速度で浴から引揚げる。展開電極１４によ
り、第２図に示すようにこれと基体円板１０との間に電
圧を加える。公知のリバースローラー１６によって過剰
のトナーを除き、次に円板１０を前述の加熱および配向
工程にかける。

【００４５】第４図は連続テープ上に沈積物を調製する
ための装置の一形状を示す線図である。巻いたテープ２
０を接地した金属ドラム２２の周囲を通して受けローラ
２４に巻く。接地ドラム２２と受けローラ２４との間を
通過する部分のテープ２１は、その前にコロナ２６の作
用を受け、展開電極２８と接地金属ドラム２２との間を
通っている。ポンプ３０によってトナー液をトナー浴３
２から凹型電極２８内のトナー溜め３４に送る。溜３４
からの溢出物はトナー浴３２に帰る。金属ローラ２２は
接地されているものとして示したが、必要ならば地面か
ら絶縁して電圧をかけてもよい。新たに被覆されたウエ
ブ部分２１はトナー内に存在するポリマーすなわち結合
剤を軟化するに適当な発熱体４０の間を通る。こゝで
「トナー」という用語は、結合剤、磁性粒子、希釈例え
ばイソパール類の一つおよび電荷指向剤を分散含有する
展開用液体を指すものと理解すべきである。特記しない
限りトナー浴は第１図の最初の４工程に従って調製す
る。

【００４６】本発明の開示は主として針状磁性粒子を対
象とした。しかし、垂直または縦方向の配向を有する針
状磁性粒子が好ましくはあるが、本発明は所望のいかな
る形態の強磁性または鉄含有粒子にも適用し得ることを
理解すべきである。

【００４７】電気泳動によってウエブ上に沈積されるの
は結合剤および磁性粒子である。軟化した結合剤を含有
するウエブは磁石により生ずる磁場を通過させる。この
磁石の南極４２と北極４４とを第４図に線図的に示す。
磁性粒子は磁束により磁場の方向に応じて所望の方向に
配向される。ウエブ部分２１の通過速度および磁場の長
さは、被覆されたウエブが磁場から出る前にその温度が
結合剤の硬化温度以下に低下するようにする。次にウエ
ブは図に４６で線図的に示す電子線硬化帯域を通過す
る。

【００４８】針状磁性粒子で磁場方向が適正な場合垂直
配向が生ずることは業界でよく知られている。通常のス
ピン法または電気泳動沈積法によって沈積した磁性粒子
は普通ランダムに分布しランダムに配向している。磁場
の効果によって粒子にトルクが加わり、これによって粒
子は加えられた磁束の線と同一線上に配向する。粒子の
中心が最初ランダムに分布しているため、配向後、粒子
の頭はウエブの表面からランダムの距離に位置すること
になる。粒子間の相互作用のため、ウエブ被覆の表面と
粒子の頭との自乗平均距離は増大する傾向がある。この
現象は記録に際しノイズを生ずる。垂直磁場によって配
向された粒子を拡大して観察するとウエブ被覆の上表面
から隣接する粒子までの距離のこの変化がわかる。この
様子は、ニューヨークの高い建物群のつくるスライライ
ンに類似している。従って、これは「マンハッタンビス
タ（展望）」効果と呼ばれている。このマンハッタンビ
スタ効果は、磁場における配向プロセス中に、均一磁場
によって生じるトルクの他に、粒子の質量中心を移動さ
せてすべての粒子の頭がウエブ被覆表面から実質的に等
距離になるようにするような力を粒子に加えるならば、
防止することができる。

【００４９】第５図にマンハッタンビスタ効果を減少さ
せる方法を示す。図の円板５０は第３図の円板１０と同
様のものである。この円板は、磁性粒子を含有するフィ
ルム５２で新たに被覆されており、熱エネルギーを受け
たばかりで軟化状態にある。円板５０と金属部品５４と
の間に電圧を加える。部品５４は導電性であるが非磁性
の材料で、ナイフエッジ５６を有している。円板５０と
金属部品５４との間に電圧源６０から電圧をかけるとフ
ィルム５２の表面に電場勾配が加えられる。磁性粒子の
誘電率はフィルムの結合剤よりも大きいため、磁性粒子
には、結合剤と相対的に粒子をフィルム表面方向へ移動
させる正味の力が加わる。電場勾配はまた粒子の配向を
若干乱す傾向がある。しかし、均一な磁場の磁束の線と
平行な配向も存在する。第５図のナイフエッジの代りに
鋭い刃を持った磁性材料製のくさびを使用しても同様の
結果が得られた。

【００５０】前記した通り、磁場の方向によって磁性粒
子が垂直に並ぶか水平に並ぶかゞ決定される。縦のすな
わち水平の配向の例を第６図に、直角のすなわち垂直の
配向の例を第７図に示す。これらの顕微鏡写真は走査電
子線顕微鏡で倍率２２，５００倍で撮影したものであ
る。横棒は１ミクロンの尺度を表わす。使用した電子線
エネルギーは２０ＫＶであった。写真は試料の上表面を
真直ぐ見下して撮影した。これは顕微鏡写真上「００」
で示す。「Ｓ」は電子線顕微鏡を二次電子捕集モードで
操作したことを示す。この配向工程はさらに、磁石が可
視性固体をすべて浴から除去するという利点をも有す
る。

【００５１】本発明方法の最終製品は磁気記録テープ、
フロッピーディスク、またはハードディスクであるの
で、被覆には潤滑剤が含まれていることが望ましい。カ
ルナウバろうは優れた潤滑剤である。イオン性部位を生
ずるためにステアリン酸が使用される場合はこれも潤滑
剤として作用する。

【００５２】トナー粒子の垂直配向によって高密度記録
が得られる。これは針状磁性粒子のみでなく、酸化第一
鉄バリウム小板（ＢａＦｅ₁₂Ｏ₁₉）によっても得ること
ができる。他の形態の磁性粒子も同様に使用し得る。読
取り書込みヘッドの設計は記録体の形態および配向に合
致させなければならないことは当業者にとり理解し得る
であろう。

【００５３】配向工程においては、磁性粒子が磁場の影
響下で配向し得るようポリマーをその融点に加熱する。
これは粒子の配向を可能とするばかりでなく、粒子を被
覆膜の表面に接して配列させる傾向がある。配向工程後
被覆を硬化する。Ａ−Ｃ５４０結合剤は電子線によって
容易に硬化される。結合剤の性質に応じて任意の適当な
硬化方法を使用することができる。

【００５４】上述した各実施例の種々の組成物を第１図
に示す諸工程にかけた結果優れた結果が得られたことは
理解し得るであろう。

【００５５】例６Ａ−Ｃ２０１の代りにアクリロイドＤＭ−５４６６ｇ
を使用する以外は例４と同様に操作した。このものはロ
ームアンドハース社製のアクリル樹脂で電荷指向剤とし
て作用する。

【００５６】例７プフェロックス２２２８ＨＣ（ファイザー社製品）３９
２ｇ、カルナウバろう８４ｇ、Ａ−Ｃ５４０８４ｇを
使用する以外は第１図について述べたと同様に操作し
た。さらにスルホコハク酸ジトリデシルバリウム塩９ｇ
を電荷指向剤として乾式摩砕工程において添加した。第
１図の操作を希釈工程まで続けて行って固形分１．５％
のトナー浴を得た。トナー粒子は直径約１ミクロンで、
未配向酸化第一鉄粒子数個が結合剤中に包理されてでき
ていた。次にこのトナー浴を使用して磁性粒子の薄層を
アルミニウム基体上に電気泳動により沈積した。電気泳
動的沈積工程は非常に迅速に進行する。従って、本発明
の方法は磁性被覆を高速度で動いているウエブ上に沈積
するのに使用することができる。

【００５７】

【発明の効果】従来の技術には磁性の鉄含有または強磁
性粒子のカプセル化について開示したものは存在しな
い。電荷指向剤の存在で乾式摩砕を行うことにより官能
性部位を与え、または調節することができる。フォトコ
ピー機用の現像液の調整には、本方法の細分化、湿式摩
砕、次に湿式摩砕後のペーストの希釈の各工程を続けて
行なう。

【００５８】以上の通り本発明の目的は達成された。本
発明者らは電気泳動的沈積によって磁気記録媒体を製造
する、沈積層の厚さの調整が容易である方法を提供し
た。本発明の方法により、厚さが均一であるばかりでな
く実質的にピンホールの無い、担体上の磁気記録被覆を
製造することができる。本発明の磁気記録製造方法は迅
速かつ連続的に行うことができ、従って大量生産に使用
するに特に適している。本発明により、針状強磁性粒子
をカプセル化することから成り摩砕工程中のこれら粒子
の破損を減じ得る本発明の方法の実施に有用な懸濁液が
提供される。本発明の方法によれば、磁性粒子に任意の
配向を与え得るよう被覆工程と配向工程とを分離して磁
気記録媒体を製造することができる。本発明の方法の実
施に有用な、磁性粒子その他の粒子を包み込むに適した
カプセル化用結合剤とこのカプセル化用結合剤に官能性
部位を付与するための手段とを共に含有する組成物が提
供される。これらの官能性部位により結合剤に所望の極
性の電荷を付与することができ、これにより一定の印加
電圧に対して被覆の電気泳動的沈積速度を調節すること
ができる。

【００５９】ある有用な特徴および副組合せは他の特徴
および副組合せと関係なく使用し得ることは理解し得る
であろう。このことは本発明の請求範囲において考えら
れており、その範囲内に属する。さらに本発明の趣旨を
逸脱することなく請求の範囲内において種々の細部変更
がなし得ることは明かである。従って、本発明は以上に
記述説明した特定の細部に限られるものでないことを理
解すべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する方法の工程を示すフローシー
トである。

【図２】磁性粒子を基体上に沈積するための装置の一つ
を示す線図である。

【図３】磁性粒子を基体上に沈積するための別の装置を
示す線図である。

【図４】磁性粒子を連続ウエブ上に沈積するための装置
を示す線図である。

【図５】磁性粒子を沈積するための、「マンハッタンビ
スタ」効果を防止する別の装置を示す線図である。

【図６】縦方向に配向した粒子構造を示す磁性被覆の２
２５００倍拡大の走査電子顕微鏡写真である。

【図７】図６と同様の直角方向に配向した粒子構造を示
す磁性被覆の２２５００倍拡大の走査電子顕微鏡写真で
ある。

【符号の説明】

２展開電極３容器４基体５スイッチ６トナー浴８電圧源１０基体円板１２可動テーブル１４展開電極１６リバースローラー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者カーリン、セイボアメリカ合衆国キャリフォーニア州 94536、フレマント、＃145、レキシンタン・ストリート 38725番

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）官能性部位を含んで成るポリマー
含有結合剤でカプセル化された磁性粒子を含む帯電した
トナーの担体液体中の分散液を製造する工程、及び
（ロ）前記トナーを前記分散液からベース媒体の表面上
に電気泳動により沈積する工程、を含んで成る、磁気媒
体の製造方法。
【請求項２】磁性粒子として細長い形状を有するもの
を使用する請求項１に記載の方法。
【請求項３】細長い磁性粒子としてアスペクト比１：
６以上のものを使用する請求項２に記載の方法。
【請求項４】磁性粒子を配向させる工程をさらに含む
請求項１に記載の方法。
【請求項５】磁性粒子を配向させる工程をさらに含む
前記請求項２又は３に記載の方法。
【請求項６】磁性粒子配向工程として、磁性粒子をそ
の長さ方向を前記ベース媒体表面に垂直に配向する工程
を含む請求項４に記載の方法。
【請求項７】磁性粒子配向工程として、磁性粒子をそ
の長さ方向を前記ベース媒体表面に平行に配向する工程
を含む請求項５に記載の方法。
【請求項８】磁性粒子配向工程として、沈積した粒子
を所望する配向方向の磁界にかける工程を含む請求項４
〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】ポリマーとして熱可塑性のものを使いそ
して磁性粒子配向工程に、磁界をかける前又はかける間
に、沈積したトナーを加熱する工程を含む、請求項８に
記載の方法。
【請求項１０】磁性粒子配向工程に加熱したトナーを
冷却する工程を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】冷却工程に冷却の間磁界を保持する工
程を含む請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】結合剤を硬化させることにより磁気媒
体を製造する工程をさらに含む請求項１〜１１のいずれ
かに記載の方法。
【請求項１３】結合剤硬化工程に、硬化の間磁性粒子
の配向を保持する工程を含む、請求項１２に記載の方
法。