JP2947358B2

JP2947358B2 - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2947358B2
Application number: JP1218557A
Authority: JP
Inventors: 信弘梅林; 邦夫水島
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Ltd
Priority date: 1989-08-28
Filing date: 1989-08-28
Publication date: 1999-09-13
Anticipated expiration: 2014-09-13
Also published as: JPH0384725A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、例えば磁気デイスクカートリツジ、磁気テ
ープあるいは磁気カードなどに用られる磁気記録媒体に
係り、特に強磁性金属粉を主体とし、少なくとも非磁性
のバインダならびに潤滑剤を含有する磁性層の構成に関
するものである。

［従来の技術］磁気記録媒体の記録密度を高めるために、近年、例え
ば鉄、コバルト−ニツケル、コバルト−リンなどの強磁
性金属からなる微粒子を含有した磁性層が用いられてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで従来のこの種の磁気記録媒体を記録再生装置
に装着して使用すると、磁気ヘツドとの摺接によつて強
磁性金属粉が磁性層から脱落して、磁気記録記録媒体の
走行性が低下するという問題がある。特に薄くてフレキ
シブルな磁気デイスクを使用した磁気デイスクカートリ
ツジは、通常、回転している磁気デイスクの両面を磁気
ヘツドが所定の圧力で挾持する関係上、磁気デイスクの
耐久性が高く要求されるため、磁気デイスクの耐摩耗性
は非常に重要な問題である。

本発明者らは、この磁気記録媒体の耐摩耗性低下の問
題について種々検討した結果、磁気記録媒体に使用して
いる強磁性金属粉のBET表面積が大きく影響しているこ
とを解明した。

すなわち、従来の磁気記録媒体では、磁性層中におけ
る強磁性金属粉の充填率ならびに空孔率などについて十
分に検討されておらず、単に磁気記録媒体のS/N値を高
めるために保磁力（Hc）の高いα−Fe金属粉、すなわち
平均BET表面積の大きいα−Fe金属粉が使用されてい
た。例えば保磁力を1500（Oe）程度にするために、平均
BET表面積が50〜55m²/g程度の微粒子状のα−Fe金属粉
が使用されていた。

このように従来のα−Fe金属粉は平均BET表面積が大
きいため、それを使用した磁性層は結果的に例えば40体
積％程度の比較的高い空孔率となり、さほどち密でない
磁性層になつてしまう。さらに、平均BET表面積が大と
いういうことは磁性粒子１個当りの表面積が小さいとい
うことであり、そのため強磁性金属粉に対するバインダ
の被覆面積、換言すれば強磁性金属粉とバインダとの結
合面積（結合力）が小さく、さらにバインダとの親和力
が小さいことから、バインダの優れた特性を十分に発揮
することができない。このようなことから磁性層に対し
て磁気ヘツドが摺接している間に、強磁性金属粉が磁性
層から脱落して、磁気記録媒体の走行性が悪くなつてい
ることを解明した。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消
し、優れた磁気特性を維持しながら、耐久性に優れた信
頼性の高い磁気記録媒体を提供するにある。

〔課題を解決するための手段〕

前述の目的を達成るため、本発明は、非磁性体からな
る基体上に、強磁性金属粉を主体とし、少なくとも非磁
性のバインダと潤滑剤とを含有する磁性層を設けた磁気
記録媒体を対象とするものである。

そして前記強磁性金属粉末がα−Feからなり、その平
均BET表面積が30〜48m²/gの範囲に規制され、かつ前記
磁性層中における前記潤滑剤体積％と空孔率とを合計し
た空隙率が14体積％を超えて25体積％以下に規制されて
いることを特徴とするものである。

〔作用〕

本発明は前述したように、α−Feの平均BET表面積が4
8m²/g以下であると、粒子径が大きいため粒子個々の耐
衝撃性が高く、しかも粒子１個当たりの表面積が従来使
用していたものよりも大きくなり、従ってバインダとの
結合面積ならびに親和力が大である。そのためバインダ
の優れた特性が十分に発揮されて強磁性金属粉末の固着
強度が強く、磁気ヘッドが所定の荷重で摺接しても強磁
性金属粉末の脱落がほとんどなく、優れた走行性を発揮
する。

一方、α−Feの平均BET表面積が30m²/g未満になる
と、保磁力分布が大きくなり、ピークシフトなどの電磁
変換特性が劣化する。従ってα−Feの平均BET表面積が3
0〜48m²/gの範囲に規制する必要がある。

またα−Feの平均BET表面積は30〜48m²/gの範囲のも
のを使用しても磁性層の空隙率が25体積％を超えると、
後述する試験例から明らかなように磁性層のBrとC/Nが
低下する。一方、磁性層の空隙率を14体積％以下にする
と、実質的に磁性層が包含できる潤滑剤の量が少なくな
り、磁気ヘッドとの摺接抵抗が増大して、前述のα−Fe
の平均BET表面積を30〜48m²/gの範囲に規制した効果が
発揮できなくなる。従って、磁性層の空隙率は14体積％
を超えて25体積％以下に規制する必要がある。

本発明において、バインダとしては例えば塩化ビニル
樹脂などのビニル系樹脂やウレタン樹脂など周知の合成
樹脂が使用される。また潤滑剤としては例えばヘプチル
ウンデシルオレートなどの脂肪酸エステルやステアリン
酸亜鉛などの周知の潤滑剤が使用される。これらバイン
ダならびに潤滑剤に関しては、例えば特開昭60−171631
号公報などに記載されている。

なお本発明において、磁性層の空隙率を潤滑剤体積％
と空孔率との合計値と定義したのは、磁気記録媒体を使
用している間に磁性層中の潤滑剤が徐々に表面に進出し
て使用され、その跡が空孔となるため、空隙率の項目に
潤滑剤の含有率（体積％）を導入した訳である。

〔発明の実施例〕

第１図ないし第６図は本発明の実施例に係る磁気デイ
スクカートリツジを説明するためのもので、第１図はそ
のデイスクカートリツジの分解斜視図、第２図は上ケー
スにクリーニングシートを貼着した状態を示す底面図、
第３図は下ケースにクリーニングシートを貼着した状態
を示す平面図、第４図はこの磁気デイスクカートリツジ
の使用状態を示す磁気ヘツド挿入口付近の拡大断面図、
第５図はこの磁気デイスクカートリツジの弾性片付近の
拡大断面図、第６図はクリーニングシートの拡大断面図
である。

磁気デイスクカートリツジは、カートリツジケース１
と、その中に回転自在に収納された磁気デイスク２と、
カートリツジケース１に摺動可能に支持されたシヤツタ
３とから主に構成されている。

カートリツジケース１は上ケース1aと下ケース1bとか
ら構成され、これらは例えばABS樹脂などの硬質合成樹
脂で射出成形されている。

下ケース1bのほぼ中央には回転駆動軸挿入用の開口４
が形成され、その近くに長方形のヘツド挿入口５が設け
られ、上ケース1aにも同様にヘツド挿入口５が設けられ
ている。上ケース1aならびに下ケース1bの前面付近に
は、第１図に示すように、前記シヤツタ３の摺動範囲を
規制するために若干低くなつた凹部６がそれぞれ形成さ
れ、この凹部６の中間位置に前記磁気ヘツド挿入口５が
開設されている。

第２図に示すように、上ケース1aの内面でかつ磁気ヘ
ツド挿入口５の左右両側には、座ぐり状の凹部７、７が
それぞれ形成されている。この凹部７の縦幅W1は磁気ヘ
ツド挿入口５の長手方向の幅（縦幅）W2とほぼ等しく、
凹部７の横幅W3は磁気ヘツド挿入口５の長手方向と直交
する方向の幅（横幅）W4の0.3倍以上、好ましくは0.5倍
ないし1.5倍の範囲に規制されている。

上ケース1aにおける磁気ヘツド挿入口５のデイスク回
転方向上流側には、多数本の直線上に延びた突起８が設
けられ、そのうち両側２本はその内側の突起８よりも若
干高くなつている。

上ケース1aの内面には磁気デイスク２の収納位置を規
制する弧状の規制リブ９が突設され、それの一部は前記
凹部７の端部を通り、規制リブ９が凹部７周辺の補強体
としても役立つている。

この規制リブ９の内側には、ほぼＣ字形のクリーニン
グシート10が挿入される。クリーニングシート10の磁気
ヘツド挿入口５と対応する位置に設けられた開口11の横
幅W5は、磁気ヘツド挿入口５の横幅W4よりも若干大きく
設計されている。クリーニングシート10を上ケース1aの
内面に載置することにより、前記凹部７ならびに突起８
も覆われ、クリーニングシート10の周辺部が上ケース1a
に超音波溶着される。前述のように上ケース1aの凹部７
は十分な広さを有しているから、第４図に示す如くクリ
ーニングシート10における開口11の端縁が凹部７内にお
いて超音波溶着12することができる。

第３図ならびに第５図に示すように、下ケース1bの内
面でかつ上ケース1aの突起８とほぼ対向する位置に突条
の支え部13と、張り付き防止用の凸条14が設けられてい
る。第３図ならびに第５図に示すように、プラスチツク
シートを折り曲げて形成した弾性片15の基部16が下ケー
ス1bの内面でかつ支え部13の近傍に接着あるいは熱融着
などの適宜な手段で固着される。弾性片15の自由端17
は、支え部13に支えられてそれの傾斜状態が保持され
る。

下ケース1bの内面にも規制リブ９が突設され、その内
側にクリーニングシート10が配置される。このクリーニ
ングシート10の磁気ヘツド挿入口５と対応する位置に設
けられた開口11の横幅W5は、磁気ヘツド挿入口５の横幅
W4よりも若干大きく設計されている。第３図に示すよう
にクリーニングシート10を下ケース1bの内側に載置する
ことにより、前記弾性片15が覆われ、クリーニングシー
ト10の周辺部が下ケース1bに超音波融着12されるが、弾
性片15の付近は超音波溶着12が省略されている。

上ケース1aと下ケース1bとを組み合わせて磁気デイス
クカートリツジを組み立てた場合、第５図に示すように
弾性片15によつて下ケース1bからクリーニングシート10
が部分的に持ち上げられるとともに、上ケース1aに設け
られた突起８によつてその持ち上げが若干押し下げられ
て、磁気デイスク２が上、下のクリーニングシート10、
10によつて弾性的に挾持される。そして磁気デイスク２
の回転にともない、クリーニングシート10によりデイス
ク表面が清掃される。

第４図は磁気デイスクカートリツジの使用状態を示す
図で、図中の18は磁気ヘツドである。

前記クリーニングシート10は、第６図に示すように３
層構造になつている。すなわち、磁気デイスク２と対向
するデイスク側不織布層19と、カートリツジケース１と
対向するケース側不織布層20と、そのデイスク側不織布
層19とケース側不織布層20とを連結するための中間不織
布層21を備えている。

前記デイスク側不織布層19ならびにケース側不織布層
20は、ともにレイヨン繊維単独で構成されており、表、
裏の区別がないようにできている。レイヨン繊維として
は、ビスコースレイヨン、銅アンモニアレイヨンならび
にアセテートレイヨンなどが用いられる。レイヨン繊維
（ステーブル）の引張強さは約2.5〜3.1g/D、伸び率は
約16〜22％、伸長弾性率（３％伸長率）は約55〜80％、
比重は約1.50〜1.52である。

前記中間不織布層21はレイヨン繊維とポリアミド繊維
の混合繊維層から構成されている。レイヨン繊維とポリ
アミド繊維の混合比率（レイヨン／ポリアミド）は約1/
9〜9/1の範囲において適宜に選択され、特に3/7〜7/3の
範囲が好適である。

ポリアミド繊維は、アジピン酸とヘキサメチレンジア
ミンとの重縮合物を原料モノマーとした繊維である。ポ
リアミド繊維の引張強さは約4.5〜7.5、伸び率は約25〜
60％、伸長弾性率（３％伸長時）は約95〜100％、比重
は約1.14である。

クリーニングシート10はレイヨン繊維単独で構成する
こともできるが、本実施例のように前記デイスク側不織
布層19とケース側不織布層20との間に熱可塑性繊維を含
む不織布からなる中間不織布層21を設けることにより、
カートリツジケース１と良好に熱融着することができ
る。

前記中間不織布層21は、前述のようにレイヨン繊維と
ポリアミド繊維の混合物の他に、例えばポリエチレンテ
レフタレート、ポリエテレン、ポリプロピレン、ポリス
チレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂など各種の熱可
塑性繊維が好適に使用し得る。特に前述のようにデイス
ク側不織布層19とケース側不織布層20にレイヨン繊維を
用いていることから、これら両層19、20とのなじみを考
慮して、中間不織布層21をレイヨン繊維を含有した混合
繊維層で構成すると良い。

このクリーニングシート10の目付量は、特には限定さ
れるものではないが約20〜50g/m²が適当である。なおこ
こでいう目付量とは、50×50cmの試料５枚の重量をそれ
ぞれ測定し、それらの平均値をとつた値である。

クリーニングシート10の厚さは、150〜300μｍが適当
である。実施例に係るクリーニングシート10の具体的な
物性を示せば次の通りである。

前述のようにクリーニングシート10を３層構造にした
が、実際にこのクリーニングシート10を用いて磁気デイ
スクカートリツジを組み立てると、磁気デイスク２と摺
接する繊維の全部がレイヨン繊維でない場合があり、中
間不織布層21中の熱可塑性繊維（ポリアミド繊維）の極
く一部分が繊維どうしの絡み合いによつてクリーニング
シート10の表面側に出て磁気デイスク２と接触すること
がある。しかし、そのような場合においても熱可塑性繊
維が磁気デイスク２と摺接する割合は約10％以下であ
り、実質的には磁気デイスク２と接触する繊維のほぼ10
0％がレイヨン繊維である。

次に磁性層の組成について説明する。

強磁性金属粉としては、実質的にα−Feからなる金属
鉄粉が用いられる。ここで実質的にα−Feからなる金属
鉄粉と定義したのは、Feの他に例えばNi,Cr,Mn,Si,W,M
o,Coなどの金属元素が少量溶けて固溶体になつてるもの
も含むことを意味している。本実施例で使用するα−Fe
金属粉の物性は、次の表２の通りである。

また補強粉としては例えば酸化アルミニウム、クロ
ム、炭化ケイ素、窒化ケイ素などが使用され、本実施例
では酸化アルミニウムを用いた例を示している。補強粉
の粒径は、0.4〜0.5μｍである。

磁性層の好適な組成比を示せば、次の表３の通りであ
る。

この磁気デイスクの磁気特性は、次の表４の通りであ
る。

次に磁性層中における強磁性金属粉（α−Fe）の平均
BET表面積と耐摩耗性との関係について説明する。

次の表５は、各種の平均BET表面積を有するα−Fe金
属粉を用いて磁気デイスクカートリツジを組立て、これ
を通常の記録再生装置に装着し、磁気デイスクを360rpm
の速度で回転する。そして０℃から50℃までの温度サイ
クルを繰返しながら、磁気デイスクの表面に対して、20
gの荷重で摺接面がほぼ四角形の磁気ヘツドを摺接し
て、磁気デイスク表面に走行傷が発生するまで（肉眼で
確認）の回転数（パス回数）をカウントして耐摩耗性と
して評価した。なお、各試料の磁性層の組成は、表３の
ものと同一としてた。

この表から明らかなように、従来のように平均BET表
面積が50〜55m²/gのα−Fe金属粉を使用した磁気デイス
クは前述のような苛酷な走行テストにおいてはパス回数
が少なく、耐久性が十分であるとはいえない。これに対
して本発明のように、α−Fe金属粉の平均BET表面積が4
8m²/g以下のものは、その強磁性金属粉とバインダとの
親和力、結着力が非常に強く、その結果において苛酷の
走行テストにおいても十分なパス回数（400万回以上）
が得られ、磁気デイスクの耐摩耗性が優れていることが
分かる。

前述のように強磁性金属粉の平均BET表面積を48m²/g
以下にすることにより、バインダとの結着力を格段に高
めることができるが、平均BET表面積が30m²/g未満にな
ると、保磁力分布が大きくなり、ピークシフトなどの電
磁変換特性が劣化するため好ましくない。従つて強磁性
金属粉の平均BET表面積は、30〜48m²/gの範囲に規制す
る方が好ましい。

次に平均BET表面積が41m²/gのα−Feを用い、磁性層
を構成する各種材料の体積％を変えた磁気デイスク（本
発明品、比較例１、比較例２）を表６に示すような割合
に作成した。

なおこの表において、バインダとしては塩化ビニル樹
脂とウレタン樹脂とを、体積比で7.7対4.5の割合で用い
た。またアルミナ（酸化アルミニウム）としては、平均
粒径が0.4〜0.5μｍのものを使用した。さらにＣはカー
ボンブラツクであり、潤滑剤としてはヘプチルウンデシ
ルオレートとステアリン酸亜鉛とを、体積比で6.4:0.3
の割合で使用した。

なお、表中の潤滑剤含有率と空孔率との合計が本発明
で定義する空隙率であり、従つて本発明品の空隙率は20
体積％であり、比較例１では27体積％、比較例２では14
体積％となる。

この表７に示すような体積％にするために、磁性層を
構成する各材料の混合割合、ならびに磁性層のカレンダ
リング処理条件、例えばカレンダロールの温度、圧力な
らびに段数などを適宜調整することによつてコントロー
ルすることができる。

そしてこれら試料磁気デイスクの磁気特性（S/N、B
r、Bm、Hc）の結果を表７に示した。

この表から明かなように、比較例１のようにα−Feの
充填率が28体積％と高くても、磁性層の空隙率も同じよ
うに27体積％と高いと、Brが低下するため出力が低くな
り、C/Nが低下するという問題がある。一方、比較例２
のように磁性層の空隙率が14体積％になると、前記表６
から明らかなように実質的に磁性層が包含できる潤滑剤
の量が少なくなり、磁気ヘッドとの摺接抵抗が増大し
て、前述のα−Feの平均BET表面積を48m²/g以下に規制
した効果が発揮できなくなる。またこの比較例２の場
合、α−Feの充填率が24体積％と低いとやはり十分な出
力が得られないという問題がある。

これらに対して本発明品は、α−Feの充填率が29体積
％と高く、しかも磁性層の空隙率が20体積％と低いと、
平均BET表面積が48m²/g以下のα−Feを用いても、安定
した磁気特性を得ることができる。

この例ではα−Feの充填率を29体積％とし、磁性層の
空隙率を20体積％としたが、本発明者らの諸種の実験結
果から、α−Feの充填率を25体積％以上にして、かつ磁
性層の空隙率を25体積％以下に規制することにより、平
均BET表面積が48m²/g以下の比較的粒径の大きいα−Fe
金属粉を使用しても、優れた磁気特性を発揮することが
確認されている。

次に磁気デイスクの表面粗さとクリーニングシートの
摩耗との関系について説明する。クリーニングシートの
摩耗は、記録再生時のエラーの原因になる。そのためク
リーニングシートの摩耗を可及的に少なくするには、磁
気デイスクの表面粗さも考慮する必要がある。従来のよ
うに磁気デイスクの表面粗さが、例えば0.020〜0.025μ
ｍのように比較的粗い場合には、必然的にクリーニング
シートの摩耗が起き易い。

これに対して磁気デイスクの表面粗さRaを0.01μｍ以
下、好ましくは0.005μｍ以下にすることによつて、ク
リーニングシートの摩耗を長期間にわたつて可及的に少
なくすることができることが分かつた。

なお、磁性層の表面粗さはスタイラス径２μｍ、触針
荷重25mg、カツトオフ0.08mm、走査速度0.03mm/秒の条
件下において触針式表面粗さ計で測定した。また、磁性
層の表面粗さは、それの表面処理条件（カレンダリング
処理装置におけるカレンダロールの温度、圧力ならびに
段数）を変更することによつて、所望の表面粗さに保持
することができる。

前記表３で示すように、磁性層中にウレタン樹脂から
なるバインダを含有した場合には、レイヨン繊維などの
セルローズ系繊維から摩耗粉が発生しても、その摩耗粉
との親和性がないから、磁気デイスクへの摩耗粉の付着
が少なく、従つてエラー発生の防止を助長することがで
きる。

前記実施例では非熱可塑性繊維としてレイヨン繊維を
用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例
えばコツトン繊維などの他のセルローズ系繊維を用いて
も同様の効果を有する。

前記実施例では磁気デイスクカートリツジの場合につ
いて説明したが、本発明はこれに限定されるものではな
く、他の例えば磁気テープや磁気カードなどにも適用す
ることができる。

〔発明の効果〕

本発明は前述したような構成になつているため、高い
磁気特性を維持しながら、耐久性に優れた信頼性の高い
磁気記録媒体を提供することがてきる。

【図面の簡単な説明】

図はすべて本発明の実施例に係る磁気デイスクカートリ
ツジを説明するためのもので、第１図は、その磁気デイスクカートリツジの分解斜視
図、第２図は、上ケースにクリーニングシートを貼着した状
態を示す底面図、第３図は、下ケースにクリーニングシートを貼着した状
態を示す平面図、第４図は、この磁気デイスクカートリツジの使用状態を
示す磁気ヘツド挿入口付近の拡大断面図、第５図は、この磁気デイスクカートリツジの弾性片付近
の拡大断面図、第６図は、クリーニングシートの拡大断面図である。１……カートリツジケース、 1a……上ケース、1b……下ケース、２……磁気デイスク、 10……クリーニングシート、

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性体からなる基体上に、強磁性金属粉
末を主体として、少なくともバインダならびに潤滑剤を
含有する磁性層を設けた磁気記録媒体において、前記強
磁性金属粉末がα−Feからなり、その平均BET表面積が3
0〜48m²/gの範囲に規制され、かつ前記磁性層中におけ
る前記潤滑剤体積％と空孔率とを合計した空隙率が14体
積％を超えて25体積％以下に規制されていることを特徴
とする磁気記録媒体。