JP2860598B2 - 磁気記録媒体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 イ．産業上の利用分野 本発明は磁気テープ、磁気シート、磁気ディスク等の
磁気記録媒体に関するものである。

ロ．従来の技術 一般に、磁気テープ等の磁気記録媒体は、磁性粉、バ
インダ樹脂等からなる磁性塗料を支持体上に塗布、乾燥
することによって製造される。従来の磁気記録媒体にお
いては、磁性層は一層のみであるため、一種類の磁性粉
によって低域から高域までの広い周波数帯域をカバーす
る必要がある。特に、近年の高記録密度化の傾向におい
ては、高域の記録特性を上げ、しかも低ノイズであるも
のが要求されるため、高Hc、高BET値の磁性粉が用いら
れている。

ところが、一種類の磁性粉（磁性層）で磁気記録媒体
が構成されているため、高域特性を重視するあまり、高
Hc、高BET値の磁性粉を用いざるを得ないことになるの
で、低域の特性が不十分となってしまう。

一方、ビデオ用磁気記録媒体において、磁気記録容量
を高めたり、或いは媒体の高周波域と低周波域とにおけ
る磁気記録特性を共に向上させ、均衡させるべく、複数
の磁性層を有する媒体が提案されている（特開昭48−98
803号、特開昭59−172142号、特公昭32−2218号、特開
昭51−64901号、特公昭56−12937号、特開昭58−56228
号、特開昭63−146211号各公報等）。

これらの公知技術によれば、磁性層の上層に比較的微
粒子の磁性粉を用い、下層にそれより大きな磁性粉を用
いて、上層でビデオ出力をうけもち、下層でクロマ・オ
ーディオ出力をうけもつように設計されていた。

他方、磁性層の表面の粗さを小さくすることにより、
磁性層表面と記録、再生用磁気ヘッドとの間のスペーシ
ングロスを小さくし、これによって特に短波長記録の低
下を防止し、優れた電磁変換特性を得る試みがなされて
いる。また、磁性層表面の粗さを適当に制御する試みも
なされている（特開昭61−168124号、特開昭56−143522
号、同56−143523号、同57−150130号各公報等）。

しかし、単に磁性層の表面粗さを小さくするのでは、
磁気ヘッドとの摺接時や、カセットデッキ内の走行系等
において、摩擦係数が大きくなり、摺動ノイズが生じ易
くなる。逆に、表面粗さを大きくすると、摺動ノイズは
減っても電磁変換特性が悪くなってしまう。

ハ．発明の背景 本発明者は鋭意検討を加えた結果、特に上記した如き
複数の磁性層を設けた媒体では、その最上層の表面性が
単層磁性層の場合に比べて媒体の特性に大きな影響を及
ぼすことを見出した。即ち、最上層は通常1.0μｍ以下
と非常に薄いため、下地（下層や非磁性支持体）の方面
形状に追随し易く、最上層の表面性をうまくコントロー
ルしなければ、要求される性能を実現することができな
い。また、最上層の表面性はその厚みによっても左右さ
れるが、同時にその厚みは媒体の電磁変換特性を大きく
左右するので、表面性と共に厚みを適切に設定する必要
がある。

ニ．発明の目的 本発明の目的は、複数の磁性層を有する媒体におい
て、電磁変換特性を向上させるとともに、摺動ノイズを
抑えることにある。

ホ．発明の構成及びその作用効果 即ち、本発明は、非磁性支持体上に設けられた磁性層
が少なくとも２層からなり、これらの層のうちの最上層
の表面うねり（W_CA）が0.015μｍ以下であり、かつ、前
記最上層の厚みが1.0μｍ以下である磁気記録媒体に係
るものである。

本発明者は、複数層からなる磁性層を有する媒体にお
いて、その最上層の表面うねり（W_CA）と最上層の厚み
とが夫々媒体の特性を左右する重要な用件であると同時
に、それら両者間の関係も非常に重要であることを見出
し、本発明に到達した。即ち、最上層の表面うねり（W
_CA）を0.015μｍ以下と小さくすることによって、表面
性を向上させて電磁変換特性を改善することができ、か
つ、最小層の厚みを1.0μｍ以下と特定したことによっ
て、下層の機能を発揮させつつ全周波帯域で特性を向上
させ、また磁性層の表面粗さを適度にして摺動ノイズを
低く抑えることができたのである。

このように、表面うねり（W_CA）を0.015μｍ以下に設
定すれば、下地（非磁性支持体）の表面うねりが大きく
てもこれに追随して最上層の表面性が決まるのでなく、
独自に目的とする所望の表面性を出すことができる。こ
れは、最上層がごく薄い（1.0μｍ以下）ために従来で
は十分に考案されていなかったが、本発明においてはじ
めて設定されたものである。即ち、非磁性支持体の表面
うねりが大きい場合には、最上層の厚みを1.0μｍ以下
の範囲内で比較的厚め（下層の厚みは一定とする。）に
することによって、表面のW_CAを0.015μｍ以下と設定で
きる。また、非磁性支持体の表面うねりが小さい場合に
は、最上層の厚みを上記範囲内で比較的薄くすることに
よって、やはり表面のW_CA0.015μｍ以下に設定できる。
従って、いずれの場合も、最上層の厚みを1.0μｍ以下
として下層も含めた媒体の特性（即ち、全周波数帯域に
亘っての出力レベル）を良好にし、かつ、表面性を向上
させて媒体の電磁変換特性の向上と共に摺動ノイズの抑
制も併せて実現できるたのである。

本発明において、表面うねり（W_CA）は上記した理由
から0.015μｍ以下とすべきであるが、表面が平滑とな
りすぎないように（即ち、摺動ノイズを可能な限り少な
くなるように）、表面うねり（W_CA）は0.003〜0.015μ
ｍがよく、0.003〜0.010μｍが一層望ましい。

尚、例えばベースフィルムのフィラーの種類、量、粒
径などをコントロールすることによって、表面うねりを
所望の値のものと出来る。又、カレンダー処理時の温
度、圧力、速度をコントロールすることによって、表面
うねりを所望の値のものと出来る。

また、最上層の厚みは0.1〜1.0μｍがよく、0.3〜0.7
5μｍが一層望ましい。この最上層下の下層の膜厚は1.5
〜4.0μｍとするのが望ましく、2.0〜3.0μｍが更に望
ましい。

なお、本発明において、磁性層を構成する複数層（最
上層と下層）は互いに隣接していることが望ましい。但
し、各層間には明確な境界が実質的に存在する場合以外
に、一定の厚みで以て、両層の磁性粉が混在してなる境
界領域が存在する場合があるが、こうした境界領域を除
いた上又は下側の層を上記の各層とする。特に、本発明
の媒体は、各磁性層を湿潤同時重量塗布（wet−on−we
t）方法で塗布形成するときに好適である。勿論、下層
を乾燥後に上層を塗布するwet−on−dwy方法でもよい。

本発明における上記の「表面うねり（W_CA）」につい
て説明すると、磁性層表面が第１図に示すような断面曲
線を持つものとすると、この断面曲線は更に低周波成分
と粗さ成分（曲線）とに分けることができる。ビデオ用
磁気ヘッド等は磁性層表面のうねり（低周波成分）に対
してほぼ追従する。このうねり曲線は、断面曲線から短
波長成分（粗さ成分）と長波長成分とを除去して得ら
れ、中心線うねり曲線:y＝ｆ（ｘ）で表すことができ
る。JIS B0610−1987によれば、上記うねり曲線からそ
の中心線の方向に測定長さｌの部分を抜き取り、この抜
き取り部分の中心線をＸ軸、縦倍率の方向をＹ軸とし
て、次の式で与えられる。W_CAの値をマイクロメートル
単位（μｍ）で表したものが、ろ液中心線うねりと称さ
れ、本発明の「表面うねり（W_CA）」に相当するもので
ある。

（ここに、〔ｆ（ｘ）〕_C:ろ液中心線うねり曲線） 測定長さは、原則として低域カットオフ値の３倍又はそ
れより大きい値を採る。上記のうねり曲線を求める場
合、高域フィルタを用いた時にその利得が所定値（例え
ば75％）になる周波数に対応する波長（カットオフ値）
を決めておく必要がある。なお、非磁性支持体の表面う
ねりも上記と同様のW_CAで表すことができる。

本発明の磁気記録媒体は、例えば第２図に示すよう
に、ポリエチレンテレフタレート等からなる非磁性支持
体１上に、第１の磁性層２、第２の磁性層４をこの順に
積層したものである。また、この積層面とは反対側の支
持体面にはバックコート層３が設けられているが、これ
は必ずしも設けなくてもよい。第２の磁性層上にはオー
バーコート層を設けてもよい。第３図の例は、上層を更
に層５と６とに分けている。

第２図及び第３図の磁気記録媒体において、第１の磁
性層２の膜厚は1.5〜4.0μｍ（例えば3.0μｍ）とする
のが好ましく、第２の磁性層４の膜厚、又は第２、第３
の磁性層５、６の合計膜厚は1.0μｍ以下（例えば0.5μ
ｍ）とする。最上層４又は６の表面うねり（W_CA）0.015
μｍとする。

磁性層２、４、５、６には磁性粉を含有せしめうる
が、こうした磁性粉としては、γ−Fe₂O₃、Co含有γ−F
e₂O₃、Fe₃O₄、Co含有Fe₃O₄等の酸化鉄磁性粉;Fe、Ni、C
o、Fe−Ni−Co合金、Fe−Ni合金、Fe−Al合金、Fe−Al
−Ca合金、Fe−Al−Ni合金、Fe−Al−Co合金、Fe−Mn−
Zn合金、Fe−Ni−Zn合金、Fe−Al−Ni−Co合金、Fe−Al
−Ni−Cr合金、Fe−Al−Co−Cr合金、Fe−Co−Ni−Cr合
金、Fe−Co−Ni−Ｐ合金、Co−Ni合金Fe、Ni、Co等を主
成分とするメタル磁性粉等各種の強磁性粉が挙げられ
る。最表面の磁性層４、６と多の磁性層２、５（及び／
又は２）とは、本発明に基いて、前者４、６を最上層、
後者２、５又は５及び２を下層とする。

これらの磁性粉の中から、上記の各磁性層に好適なも
のを選択できる。

各磁性層中にはまた、潤滑剤（例えばシリコーンオイ
ル、グラファイト、二硫化モリブデン、二硫化タングス
テン、炭素原子数12〜20の一塩化性脂肪酸（例えばステ
アリン酸）や、炭素原子総数13〜40個の脂肪酸エステル
等、研磨剤（例えば溶融アルミナ）、帯電防止剤（例え
ばカーボンブラック、グラファイト）、分散剤（例えば
粉レシチン）等を添加してよい。

また、磁性層２、４、５、６に使用可能な結合剤とし
ては、平均分子量が約10000〜200000のものがよく、例
えば塩化ビニル−酢酸ビニル共重合、塩化ビニル−塩化
ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共
重合体、ポリ塩化ビニル、ウレタン樹脂、ブタジエン−
アクリロニトリル共重合体、ポリアミド樹脂、ポリビニ
ルブチラール、セルロース誘導体（セルロースアセテー
トブチレート、セルロースダイアセテート、セルロース
トリアセテート、セルロースプロピオネート、ニトロセ
ルロース等）、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリエ
ステル樹脂、各種の合成ゴム系、フェノール樹脂、エポ
キシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、フェノキシ樹脂、
シリコン樹脂、アクリル系反応樹脂、高分子量ポリエス
テル樹脂とイソシアネートプレポリマーの混合物、ポリ
エステルポリオールとポリイソシアネートの混合物、尿
素ホルムアルデヒド樹脂、低分子量グリコール／高分子
量ジオール／イソシアネートの混合物、及びこれらの混
合物等が例示される。

これらの結合剤は、−SO₃M、−COOM、−PO（OM′）_２
（但しＭは水素又はリチウム、カリウム、ナトリウム等
のアルカリ金属、Ｍ′は水素、リチウム、カリウム、ナ
トリウム等のアルカリ金属又は炭化水素残基）等の親水
性極性基を含有した樹脂であるのがよい。即ち、こうし
た樹脂は分子内の極性基によって、磁性粉とのなじみが
向上し、これによって磁性粉の分散性に更に良くし、か
つ磁性粉の凝集も防止して塗液安定性を一層向上させる
ことができ、ひいては媒体の耐久性をも向上させ得る。

こうした結合剤、特に塩化ビニル系共重合体は塩化ビ
ニルモノマー、スルホン酸、カルボン酸若しくはリン酸
のアルカリ塩を含有した共重合性モノマー及び必要に応
じ他の共重合性モノマーを共重合することによって得る
ことができる。この共重合体はビニル合成によるもので
あるので合成が容易であり、かつ共重合成を種々選ぶこ
とができ、共重合体の特性を最適に調整することができ
る。

上記したスルホン酸、カルボン酸若しくはリン酸等の
塩の金属はアルカリ金属（特にナトリウム、カリウム、
リチウム）であり、特にカリウムが溶解性、反応性、収
率等の点で好ましい。

また、バックコード層３を設ける場合、上記した結合
剤に硫酸バリウム等の非磁性粒子を含有させ、支持体裏
面に塗布する。

また、上記の支持体１の素材としては、ポリエチレン
テレフタレート、ポリプロピレン等のプラスチック、A
l、Zn等の金属、ガラス、BN、Siカーバイド、磁器、陶
器等のセラミックなどが使用される。

次に、上記した媒体の製造装置の一例を第４図に示
す。

この製造装置においては、第２図の媒体を製造するに
当たり、まず供給ロール32から繰出されたフィルム状支
持体１は、押し出しコータ10、11により上記した磁性層
２、４用の各塗料を塗布した後、例えば2000Gaussの前
段配向磁石33により配向され、更に、例えば2000Gauss
の後段配向磁石35を配した乾燥器34に導入され、ここで
上下に配したノズルから熱風を吹き付けて乾燥する。次
に、乾燥された各塗布層付きの支持体１はカレンダーロ
ール36の組合せからなるスーパーカレンダー装置37に導
かれ、ここでカレンダー処理された後に、巻取りロール
39に巻き取られる。各塗料は、図示しないインラインミ
キサーを通して押し出しコータ10、11へと供給してもよ
い。なお、図中、矢印Ｄは非磁性ベースフィルムの搬送
方向を示す。押し出しコータ10、11には夫々、液溜まり
部13、14が設けられ、各コータからの塗料をウエット・
オン・ウエット方式で重ねる。第３図の媒体を製造する
には、第４図において押し出しコータを更に１つ追加す
ればよい。

ヘ．実施例 以下、本発明の実施例を説明する 以下に示す成分、割合、操作順序等は、本発明の精神
から逸脱しない範囲において種々変更しうる。なお、下
記の実施例において「部」はすべて重量部である。

まず、下記の組成物を夫々ニーダー、サンドミキルで
混練、分散した。

〈上層用磁性塗料〉 Co−γ−Fe₂O₃（Hc＝900Oe、BET＝50m²/g） 100部 α−Al₂O₃（平均粒径0.2μｍ） ５部 スルホン酸カリウム含有塩ビ系樹脂（日本ゼオン
（株）製、MR110） 10部 スルホン酸ナトリウム含有ポリエステルポリウレタン
（東洋紡績（株）製、UR8300） ５部 カーボンブラック（平均粒径 40mμ） １部 ミリスチン酸 １部 ステアリン酸 １部 ブチルステアレート １部 シクロヘキサノン 100部 メチルエチルケトン 100部 トルエン 100部 上記磁性塗料成分を混練、分散した後、日本ポリウレ
タン工業（株）製のコロネートＬを５重量部添加して磁
性塗料を調製した。

〈下層用磁性塗料〉 Co−γ−Fe₂O₃（Hc＝700Oe、BET＝30m²/g） 100部 スルホン酸カリウム含有塩ビ系樹脂（日本ゼオン
（株）製、MR110） 10部 スルホン酸ナトリウム含有ポリエステルポリウレタン
（東洋紡績（株）製、UR8300） ５部 ミリスチン酸 １部 ステアリン酸 １部 ブチルステアレート １部 シクロヘキサノン 100部 メチルエチルケトン 100部 トルエン 100部 上記磁性塗料成分を混練、分散した後、コロネートＬ
を５重量部添加し、磁性塗料を調製した。

次に、厚さ14.5μｍのポリエチレンテレフタレートベ
ースフィルム上に、各種の下層用磁性塗料と上層用磁性
塗料を順次第４図の装置で塗布し、配向、乾燥後、カレ
ンダー処理を行った。この場合、上層及び下層の各厚み
及び上層の表面うねり、非磁性支持体の表面うねりは下
記表−１の通りとした。

しかる後、次の組成のBC層用塗料を磁性層等の反対側
の面に乾燥厚さ0.8μｍになるように塗布した。

カーボンブラック（Reaven 1035） 40部 硫酸バリウム（平均粒径300mμｍ） 10部 ニトロセルロース 25部 Ｎ−2301 （日本ポリウレタン社製） 25部 コロネートＬ（ 〃 ） 10部 シクロヘキサノン 400部 メチルエチルケトン 250部 トルエン 250部 このようにして幅広の磁性フィルムを得、これを巻き
取った。このフィルムを1/2インチ幅に断裁し、下記表
−１に示す各ビデオテープとした。

注）表面うねり（W_CA）： 表面粗さ・形状測定機（東京精密社製）「サーコ
ム1500A機」において、カットオフ値0.500〜0.050mmに
設定し、テープの幅方向に測定し、値を求めた（以下、
同様）。

表面粗さ（Ra）： 上記の測定機で測定した（カットオフは0.08mm〜
に設定して測定）（以下、同様）。

そして、上記の各テープについて以下の性能評価を行
い、結果を下記表−２に示した。また、各例のデータを
第５図に示した。

RF−out: 100％ホワイト信号を記録再生し、出力レベルを、基
準テープを0dBとして測定した。

ルミ−S/N: 100％ホワイト信号を記録再生し、出力レベルとノイ
ズレベル比を、基準テープを0dBとして測定した。

クロマ−out: 100％カラー信号を記録再生し、出力レベルを、基準
テープを0dBとして測定した。

クロマ−AM: 100％カラー信号を記録再生し、出力レベルとノイズ
レベル比を、基準テープを0dBとして測定した。

摺動ノイズ： テープを走行させずに再生を行い、システムノイズを
基準とし、１分間、10回再生後、ノイズの値を測定し
た。室温20±２℃、相対湿度10±２％の条件下で、VTR
の上部カバーを取り外して行った。

この結果によれば、本発明に基いて、磁性層の上層の
表面うねり（W_CA）を0.015μｍ以下と小さくすることに
よって、表面性を向上させて電磁変換特性（特に低域
側）を改善することができ、かつ、上層の厚みを1.0μ
ｍ以下と特定したことによって、下層の機能（低域側の
特性）を発揮させつつ全周波帯域で特性が向上し、また
上層の表面性を適度にして摺動ノイズを低く抑えること
ができる。

次に、下記表−３のように磁性層を第３図にような層
２、５、６と３層（但し、上層のHcは900Oe、中間層のH
cは800Oe、下層のHcは700Oe）にしたとき、上記と同様
の性能評価を行ったところ、下記表−４の結果が得られ
た。これによれば、２層の場合と同様に、本発明の構成
によって性能が十分に出ていることが分かる。

この場合、中間用磁性塗料として、下記組成のもの
を、下層の磁性塗料と同様に調製した。

Co−γ−Fe₂O₃（Hc＝800Oe、BET＝30m²/g） 100部 スルホン酸カリウム含有塩ビ系樹脂（前記したもの） 10部 スルホン酸ナトリウム含有ポリエステルポリウレタン
（前記したもの） ５部 ミリスチン酸、ステアリン酸、ブチルステアレート 各１部 シクロヘキサノン、メチルエチルケトン、トルエン ５部 コロネートＬ 100部

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を例示的に説明するものであって、第１図
は磁性層の表面形状の解析方法を説明するための概略
図、 第２図、第３図は磁気記録媒体の二例の断面図、 第４図は磁気記録媒体の製造装置の概略図、 第５図は磁性層の上層の物性を変えたときの特性変化を
示すグラフ である。 なお、図面に示す符号において、 １……非磁性支持体 ２……下層磁性層 ３……バックコート層 ４、６……上層磁性層 ５……中間磁性層 である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G11B 5/704 G11B 5/716 G11B 5/70

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】非磁性支持体上に設けられた磁性層が少な
   くとも２層からなり、これらの層のうちの最上層の表面
   うねり（W_CA）が0.015μｍ以下であり、かつ、前記最上
   層の厚みが1.0μｍ以下である磁気記録媒体。