JP6498154B2 - 磁気テープおよび磁気テープ装置 - Google Patents
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Description
まずサーボヘッドにより、磁性層に形成されているサーボパターンを読み取る(即ち、サーボ信号を再生する)。サーボパターンを読み取ることにより得られた値(詳細は後述する。)に応じて、磁気テープの幅方向における磁気ヘッドの位置をコントロールする。これにより、磁気信号(情報)の記録および/または再生のために磁気テープ装置内で磁気テープを走行させる際、磁気テープの位置が磁気ヘッドに対して幅方向に変動しても、磁気ヘッドがデータトラックに追従する精度を高めることができる。こうして、磁気テープに正確に情報を記録すること、および/または、磁気テープに記録されている情報を正確に再生すること、が可能となる。
非磁性支持体上に強磁性粉末および結合剤を含む磁性層を有する磁気テープであって、
磁気テープ総厚は5.30μm以下であり、
磁性層はタイミングベースサーボパターンを有し、
磁性層の表面において測定される中心線平均表面粗さRa(以下、「磁性層表面Ra」ともいう。)は、1.8nm以下であり、
磁性層は脂肪酸エステルを含み、
磁気テープを真空加熱する前に磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシング分布の半値全幅(以下、「FWHMbefore」ともいう。)は、0nm超かつ7.0nm以下であり、
磁気テープを真空加熱した後に磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシング分布の半値全幅(以下、「FWHMafter」ともいう。)は、0nm超かつ7.0nm以下であり、かつ
磁気テープを真空加熱した後に磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシングSafterと、磁気テープを真空加熱する前に磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシングSbeforeとの差分(Safter−Sbefore)(以下、単に「差分(Safter−Sbefore)」ともいう。)は、0nm超かつ8.0nm以下である磁気テープ、
に関する。
磁気テープと透明な板状部材(例えばガラス板等)を、磁気テープの磁性層表面が透明な板状部材と対向するように重ね合わせた状態で、磁気テープの磁性層側とは反対側から5.05×104N/m(0.5atm)の圧力で押圧部材を押しつける。この状態で、透明な板状部材を介して磁気テープの磁性層表面に光を照射し(照射領域:150000〜200000μm2)、磁気テープの磁性層表面からの反射光と透明な板状部材の磁気テープ側表面からの反射光との光路差によって発生する干渉光の強度(例えば干渉縞画像のコントラスト)に基づき、磁気テープの磁性層表面と透明な板状部材表面との間のスペーシング(距離)を求める。ここで照射される光は特に限定されるものではない。照射される光が、複数波長の光を含む白色光のように、比較的広範な波長範囲にわたり発光波長を有する光の場合には、透明な板状部材と反射光を受光する受光部との間に、干渉フィルタ等の特定波長または特定波長域以外の光を選択的にカットする機能を有する部材を配置し、反射光の中の一部の波長または一部の波長域の光を選択的に受光部に入射させる。照射させる光が単一の発光ピークを有する光(いわゆる単色光)の場合には、上記の部材は用いなくてもよい。受光部に入射させる光の波長は、一例として、例えば500〜700nmの範囲にあることができる。ただし、受光部に入射させる光の波長は、上記範囲に限定されるものではない。また、透明な板状部材は、この部材を介して磁気テープに光を照射し干渉光が得られる程度に、照射される光を透過する透明性を有する部材であればよい。
以上の測定は、例えばMicro Physics社製Tape Spacing Analyzer等の市販のテープスペーシングアナライザー(TSA;Tape Spacing Analyzer)を用いて行うことができる。実施例におけるスペーシング測定は、Micro Physics社製Tape Spacing Analyzerを用いて実施した。
また、本発明および本明細書におけるスペーシング分布の半値全幅とは、上記スペーシングの測定により得られる干渉縞画像を300000ポイントに分割して各ポイントのスペーシング(磁気テープの磁性層表面と透明な板状部材の磁気テープ側表面との間の距離)を求め、これをヒストグラムとし、このヒストグラムをガウス分布でフィッティングしたときの半値全幅(Full Width at Half Maximum;FWHM)である。
また、差分(Safter−Sbefore)は、上記300000ポイントにおける真空加熱後の最頻値から真空加熱前の最頻値を差し引いた値をいうものとする。
AFM(Veeco社製Nanoscope4)により磁気テープの磁性層表面の面積40μm×40μmの領域を測定する。スキャン速度(探針移動速度)は40μm/秒、分解能は512pixel×512pixelとする。
本発明の一態様は、非磁性支持体上に強磁性粉末および結合剤を含む磁性層を有し、磁気テープ総厚は5.30μm以下であり、磁性層はタイミングベースサーボパターンを有し、磁性層の表面において測定される中心線平均表面粗さRa(磁性層表面Ra)は1.8nm以下であり、磁性層は脂肪酸エステルを含み、磁気テープを真空加熱する前に磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシング分布の半値全幅(FWHMbefore)は0nm超かつ7.0nm以下であり、磁気テープを真空加熱した後に磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシング分布の半値全幅(FWHMafter)は0nm超かつ7.0nm以下であり、かつ磁気テープを真空加熱した後に磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシングSafterと、磁気テープを真空加熱する前に磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシングSbeforeとの差分(Safter−Sbefore)は0nm超かつ8.0nm以下である磁気テープに関する。
以下、上記磁気テープについて、更に詳細に説明する。以下の記載には、本発明者らの推察が含まれる。かかる推察によって本発明は限定されるものではない。また、以下では、図面に基づき例示的に説明することがある。ただし、例示される態様に本発明は限定されるものではない。
上記磁気テープは、磁性層にタイミングベースサーボパターンを有する。タイミングベースサーボパターンとは、先に説明したサーボパターンである。例えば、磁気テープ装置の記録方式として広く用いられているリニア記録方式に適用される磁気テープには、通常、磁性層に、サーボパターンが形成された領域(「サーボバンド」と呼ばれる)が磁気テープの長手方向に沿って複数存在する。2本のサーボバンドに挟まれた領域は、データバンドと呼ばれる。磁気信号(情報)の記録はデータバンド上で行われ、各データバンドには複数のデータトラックが長手方向に沿って形成される。
これに対し本発明者らの鋭意検討の結果、サーボ信号再生時の信号欠陥の発生は、FWHMbefore、FWHMafter、および差分(Safter−Sbefore)をそれぞれ上記範囲とすることにより抑制できることが、明らかとなった。この点に関する本発明者らの推察は、下記(1)および(2)の通りである。
ところで、潤滑剤は、一般に流体潤滑剤と境界潤滑剤とに大別される。上記磁気テープの磁性層に含まれる脂肪酸エステルは、流体潤滑剤として機能し得る成分と言われている。流体潤滑剤は、それ自身が磁性層表面に液膜を形成することにより、磁性層表面を保護する役割を果たすことができると考えられる。本発明者らは、磁性層表面に脂肪酸エステルの液膜が存在することが、磁性層表面を保護しサーボヘッドと接触することにより磁性層表面が削れることを抑制することにつながると考えた。ただし、脂肪酸エステルが磁性層表面に過剰に存在すると、脂肪酸エステルにより磁性層表面とサーボヘッドとの間にメニスカス(液架橋)が形成されて貼り付きの原因になると考えられる。
以上の点に関して本発明者らは、脂肪酸エステルが真空加熱により揮発する性質を有する成分であることに着目し、真空加熱後(脂肪酸エステルの液膜が揮発し除去された状態)と真空加熱前(脂肪酸エステルの液膜が存在している状態)のスペーシングの差分(Safter−Sbefore)を、磁性層表面における脂肪酸エステルにより形成される液膜の厚みの指標として採用した。この値が0nm超かつ8.0nm以下となるように磁性層表面に脂肪酸エステルの液膜を存在させることが、貼り付きの発生を抑制しつつ、サーボヘッドと接触することにより磁性層表面が削れることを抑制することにつながると、本発明者らは推察している。
この点に関し、上記のスペーシングの値がばらつく要因は、磁性層表面の突起の高さのばらつきと、脂肪酸エステルの液膜の厚みのばらつきにあると考えられる。真空加熱前、即ち磁性層表面に脂肪酸エステルの液膜が存在する状態で測定されるスペーシング分布FWHMbeforeは、突起の高さのばらつきと脂肪酸エステルの液膜の厚みのばらつきが大きいほど大きくなり、中でも脂肪酸エステルの液膜の厚みのばらつきが大きく影響すると、本発明者らは推察している。これに対し、真空加熱後、即ち磁性層表面から脂肪酸エステルの液膜が除去された状態で測定されるスペーシング分布FWHMafterは、突起の高さのばらつきが大きいほど大きくなると本発明者らは考えている。即ち、スペーシング分布FWHMbeforeおよびFWHMafterがともに小さいほど、磁性層表面の脂肪酸エステルの液膜の厚みのばらつきも突起の高さのばらつきも小さいことを意味すると、本発明者らは推察している。そしてスペーシング分布FWHMbeforeおよびFWHMafterがともに0nm超かつ7.0nm以下となるように、突起の高さおよび脂肪酸エステルの液膜の厚みの均一性を高めることにより、タイミングベースサーボシステムにおけるサーボ信号再生時に信号欠陥の発生頻度を低減できることが、明らかになった。
上記磁気テープの磁性層表面において測定される中心線平均表面粗さRa(磁性層表面Ra)は、1.8nm以下である。磁性層表面Raが1.8nm以下であり、かつ総厚が5.30μm以下である磁気テープは、何ら対策を施さなければ、タイミングベースサーボシステムにおいて、サーボ信号再生時に信号欠陥の発生頻度が増加してしまう。これに対し、FWHMbefore、FWHMafter、および差分(Safter−Sbefore)がそれぞれ上記範囲である上記磁気テープは、磁性層表面Raが1.8nm以下であり、かつ総厚が5.30μm以下であるにもかかわらず、サーボ信号再生時に信号欠陥の発生を抑制することができる。この点に関する本発明者らの推察は、先に記載した通りである。また、磁性層表面Raが1.8nm以下である上記磁気テープは、優れた電磁変換特性を示すことができる。電磁変換特性の更なる向上の観点からは、磁性層表面Raは、1.7nm以下であることが好ましく、1.6nm以下であることが更に好ましい。また、磁性層表面Raは、例えば1.2nm以上、1.3nm以上、または1.4nm以上であることができる。ただし電磁変換特性向上の観点からは磁性層表面Raが低いほど好ましいため、上記例示した値を下回ってもよい。
上記磁気テープにおいて測定される真空加熱前のスペーシング分布FWHMbefore、および真空加熱後のスペーシング分布FWHMafterは、ともに0nm超かつ7.0nm以下である。この点が、タイミングベースサーボシステムにおいてサーボ信号再生時に信号欠陥の発生を抑制することに寄与すると、本発明者らは推察している。タイミングベースサーボシステムにおけるサーボ信号再生時に信号欠陥の発生をより一層抑制する観点から、FWHMbeforeおよびFWHMafterは、6.5nm以下であることが好ましく、6.0nm以下であることがより好ましく、5.5nm以下であることが更に好ましく、5.0nm以下であることが一層好ましく、4.5nm以下であることが更に一層好ましい。FWHMbeforeおよびFWHMafterは、例えば0.5nm以上、1.0nm以上、2.0nm以上、または3.0nm以上であることができる。ただし、値が小さいほど、タイミングベースサーボシステムにおけるサーボ信号再生時に信号欠陥の発生を抑制する観点から好ましいため、上記の例示した値を下回ってもよい。
真空加熱前のスペーシング分布FWHMbeforeは、主に脂肪酸エステルの液膜の厚みのばらつきを低減することにより小さくすることができる。具体的な手段の一例は後述する。一方、真空加熱後のスペーシング分布FWHMafterは、磁性層表面の突起の高さのばらつきを低減することにより小さくすることができる。そのためには、磁性層に含まれる粉末成分、例えば詳細を後述する非磁性フィラーの磁性層における存在状態を制御することが好ましい。具体的な手段の一例は後述する。
上記磁気テープにおいて測定される真空加熱前後のスペーシングの差分(Safter−Sbefore)は、0nm超かつ8.0nm以下である。サーボヘッドと接触した磁性層表面が削れることをより抑制する観点から、差分(Safter−Sbefore)は、0.1nm以上であることが好ましく、1.0nm以上であることがより好ましく、1.5nm以上であることが更に好ましい。一方、サーボヘッドと磁性層表面との貼り付きをより抑制する観点からは、差分(Safter−Sbefore)は、7.5nm以下であることが好ましく、7.0nm以下であることがより好ましく、6.0nm以下であることが更に好ましく、5.0nm以下であることが一層好ましく、4.0nm以下であることがより一層好ましく、3.5nm以下であることが更により一層好ましく、3.0nm以下であることが更になお一層好ましい。差分(Safter−Sbefore)は、磁性層形成用組成物に添加する脂肪酸エステル量によって制御することができる。また、非磁性支持体と磁性層との間に非磁性層を有する磁気テープについては、非磁性層形成用組成物に添加する脂肪酸エステル量によっても制御することができる。非磁性層は、潤滑剤を保持し磁性層に供給する役割を果たすことができ、非磁性層に含まれる脂肪酸エステルは磁性層に移行し磁性層表面に存在し得るからである。
(脂肪酸エステル)
上記磁気テープは、磁性層に脂肪酸エステルを含む。脂肪酸エステルは、一種のみ含まれていてもよく、二種以上が含まれていてもよい。脂肪酸エステルとしては、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ベヘン酸、エルカ酸、エライジン酸等のエステルを挙げることができる。具体例としては、例えば、ミリスチン酸ブチル、パルミチン酸ブチル、ステアリン酸ブチル(ブチルステアレート)、ネオペンチルグリコールジオレエート、ソルビタンモノステアレート、ソルビタンジステアレート、ソルビタントリステアレート、オレイン酸オレイル、ステアリン酸イソセチル、ステアリン酸イソトリデシル、ステアリン酸オクチル、ステアリン酸イソオクチル、ステアリン酸アミル、ステアリン酸ブトキシエチル等を挙げることができる。
磁性層の脂肪酸エステル含有量は、強磁性粉末100.0質量部あたり、例えば0.1〜10.0質量部であり、好ましくは1.0〜7.0質量部である。脂肪酸エステルとして二種以上の異なる脂肪酸エステルを使用する場合、含有量とは、それらの合計含有量をいうものとする。この点は、本発明および本明細書において、特記しない限り、他の成分の含有量についても同様である。また、本発明および本明細書において、特記しない限り、ある成分は、一種のみ用いてもよく二種以上用いてもよい。
また、上記磁気テープが非磁性支持体と磁性層との間に非磁性層を有する場合、非磁性層の脂肪酸エステル含有量は、非磁性粉末100.0質量部あたり、例えば0〜10.0質量部であり、好ましくは0.1〜8.0質量部である。
上記磁気テープは、少なくとも磁性層に、潤滑剤の一種である脂肪酸エステルを含む。脂肪酸エステル以外の潤滑剤が、任意に磁性層および/または非磁性層に含まれていてもよい。上記の通り、非磁性層に含まれる潤滑剤は、磁性層に移行し磁性層表面に存在し得る。任意に含まれ得る潤滑剤としては、脂肪酸を挙げることができる。また、脂肪酸アミド等を挙げることもできる。なお脂肪酸エステルは流体潤滑剤として機能することができる成分と言われているのに対し、脂肪酸および脂肪酸アミドは、境界潤滑剤として機能することができる成分と言われている。境界潤滑剤は、粉末(例えば強磁性粉末)の表面に吸着し強固な潤滑膜を形成することで接触摩擦を下げることのできる潤滑剤と考えられる。
脂肪酸としては、例えば、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸、ベヘン酸、エルカ酸、エライジン酸等を挙げることができ、ステアリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸が好ましく、ステアリン酸がより好ましい。脂肪酸は、金属塩等の塩の形態で磁性層に含まれていてもよい。
脂肪酸アミドとしては、上記の各種脂肪酸のアミド、例えば、ラウリン酸アミド、ミリスチン酸アミド、パルミチン酸アミド、ステアリン酸アミド等を挙げることができる。
脂肪酸と脂肪酸の誘導体(アミドおよびエステル等)については、脂肪酸誘導体の脂肪酸由来部位は、併用される脂肪酸と同様または類似の構造を有することが好ましい。例えば、一例として、脂肪酸としてステアリン酸を用いる場合にステアリン酸エステルおよび/またはステアリン酸アミドを使用することは好ましい。
磁性層の脂肪酸含有量は、強磁性粉末100.0質量部あたり、例えば0〜10.0質量部であり、好ましくは0.1〜10.0質量部であり、より好ましくは1.0〜7.0質量部である。磁性層の脂肪酸アミド含有量は、強磁性粉末100.0質量部あたり、例えば0〜3.0質量部であり、好ましくは0〜2.0質量部であり、より好ましくは0〜1.0質量部である。
また、上記磁気テープが非磁性支持体と磁性層との間に非磁性層を有する場合、非磁性層の脂肪酸含有量は、非磁性粉末100.0質量部あたり、例えば0〜10.0質量部であり、好ましくは1.0〜10.0質量部であり、より好ましくは1.0〜7.0質量部である。非磁性層の脂肪酸アミド含有量は、非磁性粉末100.0質量部あたり、例えば0〜3.0質量部であり、好ましくは0〜1.0質量部である。
磁性層に含まれる強磁性粉末としては、各種磁気記録媒体の磁性層において通常用いられる強磁性粉末を使用することができる。強磁性粉末として平均粒子サイズの小さいものを使用することは、磁気テープの記録密度向上の観点から好ましい。この点から、強磁性粉末としては、平均粒子サイズが50nm以下の強磁性粉末を用いることが好ましい。一方、磁化の安定性の観点からは、強磁性粉末の平均粒子サイズは10nm以上であることが好ましい。
粉末を、透過型電子顕微鏡を用いて撮影倍率100000倍で撮影し、総倍率500000倍になるように印画紙にプリントして粉末を構成する粒子の写真を得る。得られた粒子の写真から目的の粒子を選びデジタイザーで粒子の輪郭をトレースし粒子(一次粒子)のサイズを測定する。一次粒子とは、凝集のない独立した粒子をいう。
以上の測定を、無作為に抽出した500個の粒子について行う。こうして得られた500個の粒子の粒子サイズの算術平均を、粉末の平均粒子サイズとする。上記透過型電子顕微鏡としては、例えば日立製透過型電子顕微鏡H−9000型を用いることができる。また、粒子サイズの測定は、公知の画像解析ソフト、例えばカールツァイス製画像解析ソフトKS−400を用いて行うことができる。
本発明および本明細書において、強磁性粉末およびその他の粉末についての平均粒子サイズとは、特記しない限り、上記方法により求められる平均粒子サイズをいうものとする。後述の実施例に示す平均粒子サイズの測定は、透過型電子顕微鏡として日立製透過型電子顕微鏡H−9000型、画像解析ソフトとしてカールツァイス製画像解析ソフトKS−400を用いて行った。
(1)針状、紡錘状、柱状(ただし、高さが底面の最大長径より大きい)等の場合は、粒子を構成する長軸の長さ、即ち長軸長で表され、
(2)板状または柱状(ただし、厚みまたは高さが板面または底面の最大長径より小さい)の場合は、その板面または底面の最大長径で表され、
(3)球形、多面体状、不特定形等であって、かつ形状から粒子を構成する長軸を特定できない場合は、円相当径で表される。円相当径とは、円投影法で求められるものを言う。
そして、特記しない限り、粒子の形状が特定の場合、例えば、上記粒子サイズの定義(1)の場合、平均粒子サイズは平均長軸長であり、同定義(2)の場合、平均粒子サイズは平均板径であり、平均板状比とは、(最大長径/厚みまたは高さ)の算術平均である。同定義(3)の場合、平均粒子サイズは、平均直径(平均粒径、平均粒子径ともいう)である。
上記磁気テープは、磁性層に、強磁性粉末および脂肪酸エステルとともに結合剤を含む。結合剤とは、一種以上の樹脂である。結合剤としては、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、塩化ビニル樹脂、スチレン、アクリロニトリル、メチルメタクリレート等を共重合したアクリル樹脂、ニトロセルロース等のセルロース樹脂、エポキシ樹脂、フェノキシ樹脂、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール等のポリビニルアルキラール樹脂等から選ばれる樹脂を単独で用いるか、または複数の樹脂を混合して用いることができる。これらの中で好ましいものはポリウレタン樹脂、アクリル樹脂、セルロース樹脂、および塩化ビニル樹脂である。これらの樹脂は、ホモポリマーでもよく、コポリマー(共重合体)でもよい。これらの樹脂は、後述する非磁性層および/またはバックコート層においても結合剤として使用することができる。以上の結合剤については、特開2010−24113号公報の段落0028〜0031を参照できる。また、結合剤は、電子線硬化型樹脂等の放射線硬化型樹脂であってもよい。放射線硬化型樹脂については、特開2011−48878号公報の段落0044〜0045を参照できる。
また、上記結合剤として使用可能な樹脂とともに硬化剤を使用することもできる。硬化剤とは、1分子中に少なくとも1つ、好ましくは2つ以上の架橋性官能基を有する化合物である。硬化剤としては、ポリイソシアネートが好適である。ポリイソシアネートの詳細については、特開2011−216149号公報の段落0124〜0125を参照できる。硬化剤は、結合剤100.0質量部に対して例えば0〜80.0質量部、磁性層等の各層の強度向上の観点からは好ましくは50.0〜80.0質量部の量で使用することができる。
磁性層には、必要に応じて添加剤を加えることができる。磁性層は、一種以上の非磁性フィラーを含むことが好ましい。非磁性フィラーとしては、主に磁性層表面の突起制御のために添加される非磁性フィラー(以下、「突起形成剤」ともいう。)と、磁性層表面に研磨性を付与する研磨剤として添加される非磁性フィラーが挙げられる。磁性層は、少なくとも突起形成剤を含むことが好ましく、突起形成剤と研磨剤を含むことがより好ましい。
1.磁性層を約1g削り取る。削り取りは、例えば、かみそり刃等により行うことができる。
2.削り取って得られた磁性層試料を、ナスフラスコ等の容器に入れ、この容器にテトラヒドロフランを100ml添加する。なおテトラヒドロフランは、安定剤を添加し市販されているものと安定剤無添加で市販されているものがある。ここでは、安定剤無添加のテトラヒドロフランを用いる。以下に記載の洗浄に用いるテトラヒドロフランについても、同様である。
3.上記容器に還流管を取り付けて、水温60℃の湯浴において90分間加熱する。加熱後の容器内の内容物をろ紙によりろ過後、ろ紙上に残った固形分を数回テトラヒドロフランで洗浄し、洗浄後の固形分をビーカー等の容器に移す。この容器に4N(4mol/L)塩酸水溶液を添加して溶解せずに残った残渣をフィルタろ過により取り出す。フィルタとしては、孔径が0.05μmより小さいものを用いる。例えば、クロマトグラフィー分析用に使用されるメンブレンフィルタ (例えば、メルク社製のMFミリポア)を用いることができる。フィルタろ過により取り出した残渣は、数回、純水で洗浄後、乾燥させる。
上記操作により強磁性粉末および有機物質(結合剤等)が溶解され、非磁性フィラーが残渣として回収される。
以上の工程により、磁性層から非磁性フィラーを取り出すことができる。こうして取り出した非磁性フィラーの中に、複数種の非磁性フィラーが含まれている場合には、密度の違いによって複数種の非磁性フィラーを分別することができる。
上記磁気テープは、非磁性支持体表面に直接磁性層を有していてもよく、非磁性支持体と磁性層との間に、非磁性粉末と結合剤を含む非磁性層を有することもできる。非磁性層に使用される非磁性粉末は、無機物質でも有機物質でもよい。また、カーボンブラック等も使用できる。無機物質としては、例えば、金属、金属酸化物、金属炭酸塩、金属硫酸塩、金属窒化物、金属炭化物、金属硫化物等が挙げられる。これらの非磁性粉末は、市販品として入手可能であり、公知の方法で製造することもできる。その詳細については、特開2011−216149号公報の段落0146〜0150を参照できる。非磁性層に使用可能なカーボンブラックについては、特開2010−24113号公報の段落0040〜0041も参照できる。非磁性層における非磁性粉末の含有量(充填率)は、好ましくは50〜90質量%の範囲であり、より好ましくは60〜90質量%の範囲である。
上記磁気テープは、非磁性支持体の磁性層を有する側とは反対側に、非磁性粉末および結合剤を含むバックコート層を有することもできる。バックコート層には、カーボンブラックおよび無機粉末のいずれか一方または両方が含有されていることが好ましい。バックコート層に含まれる結合剤および任意に含まれ得る各種添加剤については、磁性層および/または非磁性層の処方に関する公知技術を適用することができる。
次に、非磁性支持体について説明する。非磁性支持体(単に「支持体」とも記載する。)としては、二軸延伸を行ったポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリアミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリアミド等の公知のものが挙げられる。これらの中でもポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、およびポリアミドが好ましい。これらの支持体には、あらかじめコロナ放電、プラズマ処理、易接着処理、熱処理等を行ってもよい。
上記磁気テープの総厚は、5.30μm以下である。総厚が薄いこと(薄型化)は、磁気テープカートリッジの1巻あたりの記録容量を高めるうえで好ましい。上記磁気テープの総厚は、例えば5.20μm以下、5.10μm以下、または5.00μm以下であってもよい。また、上記磁気テープの総厚は、例えば、磁気テープの取り扱いの容易性(ハンドリング性)等の観点からは、1.00μm以上であることが好ましく、2.00μm以上であることがより好ましく、3.00μm以上であることが更に好ましい。
非磁性支持体の厚みは、好ましくは3.00〜4.50μmである。磁性層の厚みは、近年求められている高密度記録化の観点からは0.15μm以下であることが好ましく、0.10μm以下であることがより好ましい。磁性層の厚みは、更に好ましくは0.01〜0.10μmの範囲である。磁性層は少なくとも一層あればよく、磁性層を異なる磁気特性を有する2層以上に分離してもかまわず、公知の重層磁性層に関する構成が適用できる。2層以上に分離する場合の磁性層の厚みとは、これらの層の合計厚みとする。
<<サーボパターンが形成される磁気テープの製造>>
(各層形成用組成物の調製)
磁性層、または任意に設けられる非磁性層もしくはバックコート層を形成するための組成物は、先に説明した各種成分とともに、通常、溶媒を含む。溶媒としては、一般に塗布型磁気記録媒体製造のために使用される有機溶媒を挙げることができる。中でも、塗布型磁気記録媒体に通常使用される結合剤の溶解性の観点からは、各層形成用組成物には、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、イソホロン、テトラヒドロフラン等のケトン溶媒の一種以上が含まれることが好ましい。なお各層形成用組成物における溶媒量は特に限定されるものではなく、通常の塗布型磁気記録媒体の各層形成用組成物と同様にすることができる。各層を形成するための組成物を調製する工程は、通常、少なくとも混練工程、分散工程、およびこれらの工程の前後に必要に応じて設けた混合工程を含む。個々の工程はそれぞれ2段階以上に分かれていてもかまわない。本発明で用いられるすべての原料は、どの工程の最初または途中で添加してもかまわない。また、個々の原料を2つ以上の工程で分割して添加してもかまわない。例えば、結合剤を混練工程、分散工程、および分散後の粘度調整のための混合工程で分割して投入してもよい。磁気テープの製造工程では、従来の公知の製造技術を一部の工程として用いることができる。混練工程ではオープンニーダ、連続ニーダ、加圧ニーダ、エクストルーダ等の強い混練力をもつニーダを使用することが好ましい。これらの混練処理の詳細については特開平1−106338号公報および特開平1−79274号公報に記載されている。また、各層形成用組成物を分散させるには、ガラスビーズおよび/またはその他のビーズを用いることができる。このような分散ビーズとしては、高比重の分散ビーズであるジルコニアビーズ、チタニアビーズ、およびスチールビーズが好適である。これら分散ビーズは、ビーズ径と充填率を最適化して用いることが好ましい。分散機は公知のものを使用することができる。
磁性層は、磁性層形成用組成物を、例えば、非磁性支持体上に直接塗布するか、または非磁性層形成用組成物と逐次もしくは同時に重層塗布することにより形成することができる。バックコート層は、バックコート層形成用組成物を、非磁性支持体の磁性層を有する(または磁性層が追って設けられる)側とは反対側に塗布することにより形成することができる。各層形成のための塗布の詳細については、特開2010−231843号公報の段落0066を参照できる。
磁気テープ製造のためのその他の各種工程については、特開2010−231843号公報の段落0067〜0070を参照できる。
好ましい製造方法としては、磁性層表面における脂肪酸エステルの液膜の厚みの均一性向上のために、磁性層に振動を加える製造方法を挙げることができる。振動を加えることにより、磁性層表面の脂肪酸エステルの液膜が流動し、液膜の厚みの均一性が向上されると、本発明者らは推察している。
即ち、上記磁気テープは、非磁性支持体上に、強磁性粉末、結合剤および脂肪酸エステルを含む磁性層形成用組成物を塗布し乾燥させることにより磁性層を形成し、形成した磁性層に振動を加えることを含む製造方法により製造することができる。上記製造方法は、磁性層に振動を加える点以外は、通常の磁気テープの製造方法と同様であり、その詳細は先に記載した通りである。
上記磁気テープは、磁性層に、タイミングベースサーボパターンを有する。タイミングベースサーボパターンが形成された領域(サーボバンド)および2本のサーボバンドに挟まれた領域(データバンド)の配置例が、図1に示されている。タイミングベースサーボパターンの配置例は、図2に示されている。ただし、各図面に示す配置例は例示であって、磁気テープ装置(ドライブ)の方式に応じた配置でサーボパターン、サーボバンドおよびデータバンドを配置すればよい。また、タイミングベースサーボパターンの形状および配置については、例えば、米国特許第5689384号のFIG.4、FIG.5、FIG.6、FIG.9、FIG.17、FIG.20等に例示された配置例等の公知技術を何ら制限なく適用することができる。
本発明の一態様は、上記磁気テープと、磁気ヘッドと、サーボヘッドと、を含む磁気テープ装置に関する。
<磁性層形成用組成物>
(磁性液)
強磁性六方晶バリウムフェライト粉末:100.0部
(保磁力Hc:2100Oe(168kA/m)、平均粒子サイズ:25nm)
スルホン酸基含有ポリウレタン樹脂:15.0部
シクロヘキサノン:150.0部
メチルエチルケトン:150.0部
(研磨剤液)
α−アルミナ(平均粒子サイズ110nm):9.0部
塩化ビニル共重合体(日本ゼオン製MR110):0.7部
シクロヘキサノン:20.0部
(シリカゾル)
ゾルゲル法により調製されたコロイダルシリカ(平均粒子サイズ:120nm):3.5部
メチルエチルケトン:8.2部(その他成分)
ブチルステアレート:1.0部
ステアリン酸:1.0部
ポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製コロネート):2.5部
(仕上げ添加溶媒)
シクロヘキサノン:180.0部
メチルエチルケトン:180.0部
非磁性無機粉末(α−酸化鉄):80.0部
(平均粒子サイズ:0.15μm、平均針状比:7、BET(Brunauer−Emmett−Teller)比表面積:52m2/g)
カーボンブラック(平均粒子サイズ20nm):20.0部
電子線硬化型塩化ビニル共重合体:13.0部
電子線硬化型ポリウレタン樹脂:6.0部
フェニルホスホン酸:3.0部
シクロヘキサノン:140.0部
メチルエチルケトン:170.0部
ブチルステアレート:表1参照
ステアリン酸:表1参照
非磁性無機粉末(α−酸化鉄):80.0部
(平均粒子サイズ:0.15μm、平均針状比:7、BET比表面積:52m2/g)
カーボンブラック(平均粒子サイズ20nm):20.0部
カーボンブラック(平均粒子サイズ100nm):3.0部
塩化ビニル共重合体:13.0部
スルホン酸基含有ポリウレタン樹脂:6.0部
フェニルホスホン酸:3.0部
シクロヘキサノン:140.0部
メチルエチルケトン:170.0部
ステアリン酸:3.0部
ポリイソシアネート(日本ポリウレタン社製コロネート):5.0部
メチルエチルケトン:400.0部
磁性層形成用組成物は、以下の方法によって調製した。
上記磁性液をオープンニーダにより混練および希釈処理した後、横型ビーズミル分散機により、ビーズ径0.5mmのジルコニア(ZrO2)ビーズ(以下、「Zrビーズ」と記載する)を用い、ビーズ充填率80体積%、ローター先端周速10m/秒で、1パス滞留時間を2分とし、12パスの分散処理を行った。
研磨剤液は、上記成分を混合した後、ビーズ径1mmのZrビーズとともに縦型サンドミル分散機に入れ、ビーズ体積/(研磨剤液体積+ビーズ体積)が60%になるように調整し、180分間サンドミル分散処理を行い、処理後の液を取り出し、フロー式の超音波分散ろ過装置を用いて、超音波分散ろ過処理を施した。
磁性液、シリカゾルおよび研磨剤液と、その他の成分および仕上げ添加溶媒をディゾルバー攪拌機に導入し、周速10m/秒で30分間攪拌した。その後、フロー式超音波分散機により流量7.5kg/分で表1に示すパス回数で処理を行った後に、表1に示す孔径のフィルタで表1に示す回数ろ過して磁性層形成用組成物を調製した。
潤滑剤(ブチルステアレートおよびステアリン酸)を除く上記成分をオープンニーダにより混練および希釈処理した後、横型ビーズミル分散機により分散処理を実施した。その後、潤滑剤(ブチルステアレートおよびステアリン酸)を添加して、ディゾルバー攪拌機にて攪拌および混合処理を施して非磁性層形成用組成物を調製した。
潤滑剤(ステアリン酸)、ポリイソシアネートおよびメチルエチルケトン(400.0部)を除く上記成分をオープンニーダにより混練および希釈処理した後、横型ビーズミル分散機により分散処理を実施した。その後、潤滑剤(ステアリン酸)、ポリイソシアネートおよびメチルエチルケトン(400.0部)を添加して、ディゾルバー攪拌機にて攪拌および混合処理を施し、バックコート層形成用組成物を調製した。
表1に示す厚みのポリエチレンナフタレート支持体上に、乾燥後の厚みが表1に示す厚みになるように非磁性層形成用組成物を塗布し乾燥させた後、125kVの加速電圧で40kGyのエネルギーとなるように電子線を照射した。その上に乾燥後の厚みが表1に示す厚みになるように磁性層形成用組成物を塗布し乾燥させて磁性層形成用組成物の塗布層を形成した。
その後、上記塗布層を形成した支持体を、図3に示す振動付与装置に、上記塗布層を形成した表面とは反対側の表面が振動付与ユニットと接するように設置し、上記塗布層を形成した支持体(図3中、符号101)を搬送速度0.5m/秒で搬送させて上記塗布層に振動を付与した。図3中、符号102はガイドローラ(符号102は2つのガイドローラの一方に付した)、符号103は振動付与装置(超音波振動子を含む振動付与ユニット)、矢印は搬送方向を示す。上記塗布層を形成した支持体の任意の箇所が振動付与ユニットとの接触を開始してから接触が終了するまでの時間を振動付与時間として、表1に示す。使用した振動付与ユニットは内部に超音波振動子を備えている。超音波振動子の振動周波数および強度を表1に示す値として振動付与を行った。
その後、上記支持体の、非磁性層および磁性層を形成した表面とは反対側の表面上に、バックコート層形成用組成物を乾燥後の厚みが表1に示す厚みになるように塗布し乾燥させた。
その後、金属ロールのみから構成されるカレンダロールを用いて、カレンダ処理速度80m/min、線圧300kg/cm(294kN/m)、および表1に示すカレンダロールの表面温度にて、表面平滑化処理(カレンダ処理)を行った。カレンダ処理条件を強化するほど(例えばカレンダロールの表面温度を高くするほど)、磁性層表面Raは小さくなる傾向がある。
その後、雰囲気温度70℃の環境で36時間熱処理を行った。熱処理後、1/2インチ(0.0127メートル)幅にスリットし、スリット品の送り出しおよび巻き取り装置を持った装置に不織布とカミソリブレードが磁性層表面に押し当たるように取り付けたテープクリーニング装置で磁性層の表面のクリーニングを行った。
以上により、磁気テープを作製した。
作製した磁気テープの磁性層を消磁した状態で、サーボ試験機に搭載されたサーボライトヘッドによって、LTO Ultriumフォーマットにしたがう配置および形状のサーボパターンを磁性層に形成した。これにより、磁性層に、LTO Ultriumフォーマットにしたがう配置でデータバンド、サーボバンド、およびガイドバンドを有し、かつサーボバンド上にLTO Ultriumフォーマットにしたがう配置および形状のサーボパターンを有する磁気テープを得た。なお上記サーボ試験機は、サーボライトヘッドおよびサーボヘッドを備えている。このサーボ試験機を後述する評価でも使用した。
表1に示すように非磁性層形成用組成物の処方および/または製造条件を変更した点以外、実施例1と同様の方法で磁気テープを作製した。振動付与時間は、磁性層形成用組成物の塗布層を形成した支持体の搬送速度を変えることにより調整した。
磁気テープの厚み方向の断面を、イオンビームにより露出させた後、露出した断面において走査型電子顕微鏡によって断面観察を行う。断面観察において厚み方向の2箇所において求められた厚みの算術平均として、各種厚みを求めた。
<1.真空加熱前後のスペーシング分布FWHMbefore、FWHMafter>
TSA(Tape Spacing Analyzer(Micro Physics社製))を用いて、以下の方法により、真空加熱前後のスペーシング分布FWHMbeforeおよびFWHMafterを求めた。
磁気テープの磁性層表面上に、TSAに備えられたガラス板を配置した状態で、押圧部材としてTSAに備えられているウレタン製の半球を用いて、この半球を磁気テープのバックコート層表面に、5.05×104N/m(0.5atm)の圧力で押しつけた。この状態で、TSAに備えられているストロボスコープから白色光を、ガラス板を通して磁気テープの磁性層表面の一定領域(150000〜200000μm2)に照射し、得られる反射光を、干渉フィルタ(波長633nmの光を選択的に透過するフィルタ)を通してCCD(Charge−Coupled Device)で受光することで、この領域の凹凸で生じた干渉縞画像を得た。
この画像を300000ポイントに分割して各ポイントのガラス板の磁気テープ側の表面から磁気テープの磁性層表面までの距離(スペーシング)を求めこれをヒストグラムとし、ヒストグラムをガウス分布でフィッティングしたときの半値全幅をスペーシング分布の半値全幅とした。
真空加熱は、磁気テープを、200Pa以上0.01MPa以下の真空度の内部雰囲気温度70〜90℃の真空定温乾燥機に24時間保存することにより行った。
上記1.で得た真空加熱後のヒストグラムの最頻値から、真空加熱前のヒストグラムの最頻値を差し引いて、差分(Safter−Sbefore)とした。
原子間力顕微鏡(AFM、Veeco社製Nanoscope4)を用い、測定面積40μm×40μmの範囲を測定し、磁気テープの磁性層表面において、中心線平均表面粗さRaを求めた。スキャン速度(探針移動速度)は40μm/秒、分解能は512pixel×512pixelとした。
<サーボ信号再生時の信号欠陥(サーマルアスペリティ)発生頻度>
上記タイミングベースサーボパターンが形成された磁気テープをサーボ試験機に取り付けた。このサーボ試験機において上記磁気テープを走行させ、走行している磁気テープの磁性層表面とMR素子を搭載したサーボヘッドとを接触させ摺動させることにより、上記サーボヘッドによってサーボパターンの読み取り(サーボ信号の再生)を行った。再生によって得られたサーボ信号の再生波形の中で、正常なバースト信号ではなく、かつノイズレベルの出力の平均値を100%として200%以上の出力を示している部分をサーマルアスペリティと判定して、サーマルアスペリティの発生回数をカウントした。カウントされたサーマルアスペリティの発生回数を、磁気テープ全長で除した値(回数/m)を、サーマルアスペリティ発生頻度とした。
これに対し実施例1〜5の磁気テープは、総厚が5.30μm以下であり、かつ磁性層表面Raが1.8nm以下であるものの、比較例5〜13の磁気テープと比べてサーボ信号再生時に信号欠陥の発生頻度が大きく低減された。
なお比較例11の磁気テープは、サーボヘッドと磁性層表面との貼り付きが発生してサーボヘッドを走行させることができなかったため、サーボ信号再生時の信号欠陥の発生頻度を求めることができなかった。また、比較例12の磁気テープは、サーボヘッドに付着した付着物の影響によりサーボヘッドからサーボ信号出力を得ることができなかったため、サーボ信号再生時の信号欠陥の発生頻度を求めることができなかった。信号欠陥の発生頻度の測定を試みた比較例12の磁気テープの磁性層表面を光学顕微鏡で観察したところ傷が確認されたため、上記付着物は、サーボヘッドとの接触により磁性層表面が削れて発生した削り屑と考えられる。
Claims (13)
- 非磁性支持体上に強磁性粉末および結合剤を含む磁性層を有する磁気テープであって、
磁気テープ総厚は5.30μm以下であり、
前記磁性層はタイミングベースサーボパターンを有し、
前記磁性層の表面において測定される中心線平均表面粗さRaは、1.8nm以下であり、
前記磁性層は脂肪酸エステルを含み、
前記磁気テープを真空加熱する前に前記磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシング分布の半値全幅は、0nm超かつ7.0nm以下であり、
前記磁気テープを真空加熱した後に前記磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシング分布の半値全幅は、0nm超かつ7.0nm以下であり、かつ
前記磁気テープを真空加熱した後に前記磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシングSafterと、前記磁気テープを真空加熱する前に前記磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシングSbeforeとの差分、Safter−Sbefore、は、0nm超かつ8.0nm以下である磁気テープ。 - 前記差分、Safter−Sbefore、は、0nm超かつ5.0nm以下である、請求項1に記載の磁気テープ。
- 前記差分、Safter−Sbefore、は、1.5nm以上5.0nm以下である、請求項1または2に記載の磁気テープ。
- 前記磁気テープを真空加熱する前に前記磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシング分布の半値全幅は、0nm超かつ6.0nm以下である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 前記磁気テープを真空加熱した後に前記磁性層の表面において光学干渉法により測定されるスペーシング分布の半値全幅は、0nm超かつ6.0nm以下である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 前記磁性層は、非磁性フィラーを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 前記非磁性フィラーは、コロイド粒子である、請求項6に記載の磁気テープ。
- 前記コロイド粒子は、シリカコロイド粒子である、請求項7に記載の磁気テープ。
- 前記磁性層の表面において測定される中心線平均表面粗さRaは、1.2nm以上1.8nm以下である、請求項1〜8のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 磁気テープ総厚は3.00μm以上5.30μm以下である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 前記非磁性支持体と前記磁性層との間に、非磁性粉末および結合剤を含む非磁性層を有する、請求項1〜10のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 前記非磁性支持体の前記磁性層を有する側とは反対側に、非磁性粉末および結合剤を含むバックコート層を有する、請求項1〜11のいずれか1項に記載の磁気テープ。
- 請求項1〜12のいずれか1項に記載の磁気テープと、磁気ヘッドと、サーボヘッドと、を含む磁気テープ装置。
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