JP6737415B2 - 磁気記録テープとその製造方法、磁気記録テープカートリッジ - Google Patents

磁気記録テープとその製造方法、磁気記録テープカートリッジ Download PDF

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Description

本技術は、磁気記録テープ等に関する。より詳しくは、磁気記録テープを磁気ヘッドに対して安定走行させることができる磁気記録テープ、該テープが収容されたカートリッジ、および該テープの製造方法に関する。
近年、インターネットの普及、クラウドコンピューティング、ビッグデータの蓄積や解析が進んでいるため、長期的に記録すべき情報量が爆発的に増加している。このため、大量の情報をデータとしてバックアップし、あるいはアーカイブ化しておくための記録媒体には高記録容量化が求められている。この記録媒体の中でも「磁気記録テープ」(ときに「テープ」と略称)は、コスト、省エネルギー、長寿命、信頼性、容量などの観点から改めて注目されている。
この磁気記録テープは、磁気層を備える長尺状のテープがリールに巻かれた状態でケース内に収容されている。この磁気記録テープは、磁気抵抗型ヘッド(以下、磁気ヘッド)を用いて該テープが走行する方向に記録又は再生が行われる。2000年には、オープン規格のLTO(Linear-Tape-Open)が登場し、現在までその後世代の更新が進んできた。
磁気記録テープの記録容量は、磁気記録テープの表面積(テープ長×テープ幅)とテープの単位面積当たりの記録密度に依存している。該記録密度は、テープ幅方向のトラック密度と線記録密度(テープ長尺方向の記録密度)に依存している。すなわち、磁気記録テープの高記録容量化は、テープ長、トラック密度、線記録密度をいかに増加させることができるかにかかっている。なお、テープ幅は、規格の関係から変えることは困難である。
前記トラック密度を高めた場合、磁気記録テープが高速走行する時のオフトラック現象の防止は、より重要な課題となる。このオフトラック現象は、磁気ヘッドが読み取るべきトラック位置に対象のトラックが存在しなかったり、間違ったトラック位置を読み取ってしまったりする現象を言う。
ここで、高記録容量化のためにテープをより長くすると、テープ厚がより薄くなる。一方、今後、ますますテープの高速走行化が進展する可能性もある。そうすると、高速走行させる際のテープ走行が不安定化し、それにより前記オフトラック現象が発生し易くなる。特に、テープの高速走行を長時間、あるいは多数回にわたって繰り返し行う際には、磁気ヘッドと走行するテープとの間に過剰な距離(スペーシング)が発生したり、摩擦が上昇してテープを変形させたりする。このことにより、磁気ヘッドに対するテープの好適なコンタクト状態が得られず、テープの磁気記録又は再生の特性を悪化させてしまうおそれがある。
このような問題を解決するために、特許文献1では、磁性層の表面に潤滑剤層を設けることによって磁気ヘッドと磁気記録テープの間に生じ得るスペーシングを抑制する技術や該潤滑層の厚みを評価する技術が開示されている。特許文献2では、磁性面と反対側の突起個数/粒子個数を限定し、テープ層間摩擦を制御しようとする磁気記録テープが開示されている。該テープによって、初期の動摩擦係数に比べて繰り返し走行後の動摩擦係数の上昇が少なく、テープの走行時の蛇行を抑制できると説明されている。
特開2017−41293号公報 特開平6−325349号公報
本技術は、磁気ヘッドに対するテープの接触面積を少なくして摩擦を低減するとともに、かつスペーシングを抑制する。それにより、本技術は、磁気ヘッドとテープの間の距離を狭くした状態を維持したままでテープを安定的に高速走行させることができる磁気記録テープ等を提供することを主な目的とする。
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、テープと磁気ヘッドの間に発生し得る空気溜りに存在する空気がテープと磁気ヘッドの間にスペーシングを発生させたり、摩擦上昇の要因となっていたりすることを新規に見出し、この現象に着目し、本技術を提供するに至った。具体的には、本技術では、磁性層を少なくとも含む複層構造を備えるテープであり、該テープの全厚が5.6μm以下、すなわち高記録容量化が図られた薄いテープであって、前記磁性層の表面に凹部が複数配設されている、磁気記録テープ等を提供する。磁性層の凹部の深さや単位面積あたりの個数についても適正な範囲を特定することができた。また、垂直配向度が高く摩擦上昇が起こり易い磁性層を有する場合、テープが高速走行される場合に本技術は特に有効である。また、本技術では、磁性層と、バック層を少なくとも備える複層構造をなす磁気記録テープを巻き付けながら、前記バック層の表面に形成した凸部を前記磁性層の表面に押し付け、該磁性層に凹部を形成する転写工程を含む、磁気記録テープの製造方法についても提供する。
例えば、本技術は、磁性層を少なくとも含む複層構造を備えるテープであり、
該テープの全厚が5.6μm以下であり、
前記磁性層は磁性粒子を有し、該磁性粒子は垂直配向されており、反磁界補正なしで測定した垂直配向度が65%以上であり、且つ、垂直方向の配向度と長手方向の配向度との比が1.86以上であり、
前記磁性層に、深さが当該磁性層の厚みの20%以上である凹部が複数形成されており、且つ、当該凹部の個数が、前記磁性層の6,400μmの表面積あたり55個以上101個以下である、
磁気記録テープを提供する。
また、本技術は テープ走行時に磁気記録ヘッドに対向する側から順に、磁性層、非磁性層、ベースフィルム層、バック層を備えるテープであって、
前記磁性層は六方晶フェライト、バリウムフェライト(BaFe)、Coフェライト、ストロンチウムフェライト、及びイプシロン型酸化鉄(ε酸化鉄)のいずれかである磁性粒子を有し、
該テープの全厚が5.6μm以下であって、
前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、
前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり
記磁性層の垂直方向の配向度と長手方向の配向度との比が1.86以上であり、且つ、
前記磁性層表面の非接触光学式干渉粗度測定によるSsk値がマイナス値である、
磁気記録テープも提供する。
また、本技術は、磁性層とバック層を少なくとも備える複層構造の磁気記録テープをロールに巻き付けながら、前記バック層の表面に形成した凸部を前記磁性層の表面に押し付け、該磁性層に凹部を形成する転写工程を行い、 前記転写工程は、前記凸部を前記磁性層の表面に押し付けた状態で加熱処理を行うことを含み、その後、
一度巻き付けたテープを逆方向に引き出して別のロールに巻き付けることによって該磁性層に凹部を形成する転写工程と前記加熱処理をさらに行う、
磁気記録テープの製造方法も提供する。


本技術は、磁気記録テープと磁気ヘッドの間に生じる摩擦やスペーシング現象を有効に抑制し、テープを高速で安定して走行させることができる。本技術に係る磁気記録テープは、繰り返しの高速走行による摩擦上昇を防止等して、磁気ヘッドによる記録や再生を高精度に行うことができる。
本技術に関わる磁気記録テープ(T)の基本的な層構造を示す図である。 同磁気記録テープ(T)の断面層構造を示す図である。 磁気ヘッド(H)上を一般的な磁気記録テープ(T)が理想的に走行する様子を示す図である。 磁気ヘッド(H)上を従来の一般的な磁気記録テープが走行する際に生じる問題(課題)を説明するための模式図である。 同磁気記録テープ(T)の磁性層(1)表面の凹部(11)の概念を説明するための簡易な模式図である。 同テープ(T)の磁性層(1)の表面に対してバック層(4)の凸部(41)から転写され凹部(11)が形成される様子を示す簡易な模式拡大図である。 本技術に係るテープ製造工程の基本フロー図である。 本技術に関わる磁気記録テープ(T)がケース(51)に収容されたテープカートリッジ(5)の一実施形態例を示す図である。 同磁気記録テープ(T)の転写工程の好適な一例を説明するための概念図である。 同転写工程において、ロール(R1)にテープTが巻き付けられていき、磁性層1に表面にバック層4の凸部41が当接する様子を示す図である。 二回目の転写工程の概念を示す図である。 同磁性層(1)の表面の原子間力顕微鏡写真の一例である(図面代用写真)。(a)は転写なし、(b)は一回転写あり。
以下、本技術を実施するための好適な実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本技術の好適な実施形態を例示するものであるため、これによって本技術が狭く解釈されることはない。説明は、以下の順序で行う。
(1)本技術に係る磁気記録テープの基本層構造などについて。
(2)各層の構成や役割について。
(2−1)磁性層。
(2−2)非磁性層。
(2−3)ベースフィルム層。
(2−4)バック層。
(3)本技術に係る磁気記録テープの基本的な製造方法について。
(4)磁性層表面に凹部を形成する転写工程の好適な一例について。
(1)本技術に係る磁気記録テープの基本層構造などについて。
図1は、本技術に係る磁気記録テープの基本層構造を示す図であり、図2は、同磁気記録テープの断面層構造を示す図である。まず、これら図1、図2に示す符号Tは、磁気記録テープ(以下、「テープT」と称する)を表している。
このテープTは、長尺のテープ状の形態を備え、記録再生の際には長手方向に走行される。テープTは、好ましくは96nm以下、より好ましくは75nm以下、さらにより好ましくは60nm以下、特に好ましくは50nm以下の最短記録波長で信号を記録可能に構成されている。テープTは、記録用ヘッドとしてリング型ヘッドを備える記録再生装置に用いられるものであることが好ましい。
このテープTは、上から(磁気ヘッドに対向する側から)順に、磁性を備える磁性層1と、該磁性層の下部に位置する非磁性層2と、該非磁性層2の下部に位置するベースフィルム層3と、該ベースフィルム層3の下部に位置し、最下層となるバック層4と、から構成されている。すなわち、テープTは、計4層の基本層構造を備えている。これら4層に加えて必要に応じて、別の層を追加するのは自由である。テープTの全厚は、高記録容量化の観点で、5.6μm以下を前提とする。テープTの全厚は、より好ましくは5.0μm以下、より好ましくは4.8μ以下、特に好ましくは4.6μm以下である。
なお、本技術に係るテープTは、一例ではあるが、テープ走行速度4m/秒以上、サーボトラックが5ch以上で、好ましくは5+4n(nは正の整数)を満たす構成、各サーボトラックの幅が95μm以下、ビット長が48nm以下、トラック幅が3.0μ以下の構成を備えている。すなわち、本技術に係るテープTは、4m/秒以上のテープ速度での記録又は再生のために用いられるものであってよい。
テープTの平均厚み(平均全厚)の上限値は、好ましくは5.6μm以下、より好ましくは5.0μm以下、さらにより好ましくは4.4μm以下である。テープTの平均厚みtが5.6μm以下であると、1データカートリッジ内に記録できる記録容量を一般的な磁気記録テープよりも高めることができる。テープTの平均厚みの下限値、は特に限定されるものではないが、例えば3.5μm以上である。
テープTの平均厚みは、後述のバック層4の平均厚みの求め方において説明する手順により求められる。保磁力Hcは、テープTの長手方向における保磁力Hcの上限値が、好ましくは2000Oe以下、より好ましくは1900Oe以下、さらにより好ましくは1800Oe以下である。
テープTの長手方向に測定した保磁力Hcの下限値が、好ましくは、1000Oe以上、であると、記録ヘッドからの漏れ磁束による減磁を押さえることができる。この保磁力Hcは以下のようにして求められる。
まず、長尺状のテープTから測定サンプルを切り出し、振動試料型磁力計(Vibrating Sample Magnetometer:VSM)を用いて測定サンプルの長手方向(テープTの走行方向)に測定サンプル全体のM−Hループを測定する。次に、アセトンまたはエタノール等を用いて塗膜(非磁性層2、磁性層1およびバック層4等)を払拭し、ベースフィルム層3のみを残してバックグラウンド補正用のサンプルとし、VSMを用いてベースフィルム層3の長手方向(テープTの走行方向)にベースフィルム層3のM−Hループを測定する。その後、測定サンプル全体のM−Hループからベースフィルム層3のM−Hループを引き算して、バックグラウンド補正後のM−Hループを得る。得られたM−Hループから保磁力Hcを求める。なお、上記のM−Hループの測定はいずれも、25℃にて行われるものとする。また、M−HループをテープTの長手方向に測定する際の“反磁界補正”は行わないものとする。
角形比について。
テープTの垂直方向(厚み方向)における角形比(配向度ともいう)S1が、65%以上、好ましくは70%以上、より好ましくは75%以上である。垂直方向における角形比(以下、垂直配向度ともいう)S1が65%以上であると、磁性粉の角形比が十分に高くなるため、より優れたSNRを得ることができる。
垂直方向における角形比S1は、以下のようにして求められる。まず、長尺状のテープTから測定サンプルを切り出し、VSMを用いてテープTの垂直方向(厚み方向)に測定サンプル全体のM−Hループを測定する。次に、アセトンまたはエタノール等を用いて塗膜(非磁性層2、磁性層1およびバック層4等)を払拭し、ベースフィルム層3のみを残して、バックグラウンド補正用のサンプルとし、VSMを用いてベースフィルム層3の垂直方向(テープTの垂直方向)にベースフィルム層3のM−Hループを測定する。その後、測定サンプル全体のM−Hループからベースフィルム層3のM−Hループを引き算して、バックグラウンド補正後のM−Hループを得る。得られたM−Hループの飽和磁化Ms(emu)および残留磁化Mr(emu)を以下の式に代入して、垂直方向における角形比S1(%)を計算する。なお、上記のM−Hループの測定はいずれも、25℃にて行われるものとする。また、M−HループをテープTの垂直方向に測定する際の“反磁界補正”は行わないものとする。
垂直方向における角形比S1(%)=(Mr/Ms)×100
テープTの長手方向(走行方向)における角形比S2が、好ましくは35%以下、より好ましくは30%以下、さらにより好ましくは25%以下である。角形比S2が35%以下であると、磁性粉の垂直方向における角形比が十分に高くなるため、より優れたSNRを得ることができる。角形比S2は、測定サンプル全体のM−Hループの測定及びベースフィルム層3のMHループの測定がテープTおよびベースフィルム層3の長手方向(走行方向)に行われること以外は、垂直方向における角形比S1と同様にして測定される。
本技術の好ましい実施態様に従い、前記磁性層の垂直方向の角形比と長手方向の角形比との比は、好ましくは1.8以上であり、より好ましくは2以上であり、さらにより好ましくは2.05以上でありうる。当該値以上の比が、記録再生特性の観点から好ましい。
(2)各層(磁性層、非磁性層、ベースフィルム層、バック層)の構成や役割について。
(2−1)磁性層。
上記したような基本層構成を備えるテープTでは、最表層に存在する磁性層1が信号記録層として機能している。近年、テープTに対する情報記録容量を高めることが重要な課題になってきている。このため、例えば、テープTをより薄くして、カートリッジ1巻き当たりのテープ長を増加させて記録面積(記録容量)を増やすことが求められている。
磁性層1は、長手方向記録層又は垂直記録層であり、例えば、磁性粉、結着剤および潤滑剤を含む。磁性層1が、必要に応じて、導電性粒子、研磨剤、防錆剤等の添加剤をさらに含んでいてもよい。磁性層1は、潤滑剤を蓄えるための多数の孔部(図示せず。)を設けてもよい。多数の孔は、磁性層1の表面に対して垂直方向に延設されていることが好ましい。
ここで、磁性層1の厚みの好適な範囲は、20nm〜100nmである。下限厚みの20nmは、磁性層1の塗布を均一に、かつ安定的に行う観点での限界厚みであり、上限厚みの100nmは、高記録密度テープのビット長の設定の観点から、この厚みを超える厚みは弊害となる。
磁性層1は、複数のサーボバンドSBと複数のデータバンドDBとを予め有していることが好ましい。複数のサーボバンドSBは、テープTの幅方向に等間隔で設けられている。隣り合うサーボバンドSBの間には、データバンドDBが設けられている。サーボバンドSBには、磁気ヘッドのトラッキング制御をするためのサーボ信号が予め書き込まれている。データバンドDBには、ユーザデータが記録される。サーボバンドSBの数は、好ましくは5以上、より好ましくは5+4n(但し、nは正の整数である。)以上である。サーボバンドSBの数が5以上であると、テープTの幅方向の寸法変化によるサーボ信号への影響を抑制し、オフトラックが少ない安定した記録再生特性を確保できる。
磁性層1の平均厚みは以下のようにして求めることができる。まず、テープTを、その主面に対して垂直に薄く加工して試料片を作製し、その試験片の断面を透過型電子顕微鏡(Transmission Electron Microscope:TEM)により観察を行う。以下に、装置および観察条件を示す。
装置:TEM(日立製作所製H9000NAR)
加速電圧:300kV
倍率:100,000倍
次に、得られたTEM像を用い、テープTの長手方向に少なくとも10点以上の位置で磁性層1の厚みを測定した後、それらの測定値を単純に平均(算術平均)して磁性層1の平均厚みを求める。なお、測定位置は、試験片から無作為に選ばれるものとする。
この磁性層1は、少なくとも磁性粉(粉状の磁性粒子)が配合された層として形成されている。この磁性層1は、公知の面内磁気記録方法、あるいは公知の垂直磁気記録方式を用いて、磁気によって磁性を変化させることにより信号の記録が行われる。前者の面内磁気記録方式では、例えば、磁化機能を発揮する金属磁性粉を配合した磁性層1に対してテープ長手方向に記録する。後者の垂直記録方式では、例えば、磁化機能を発揮するBaFe(バリウムフェライト)磁性粉などを配合した磁性層1に対してテープ1の垂直方向に磁気記録が行われる。いずれにしても、信号の記録は、磁気ヘッドHから磁界が加えられることにより、磁性層1中の磁性粒子が磁化されることによって行われる。
磁性層1の磁性粉をなす磁性粒子は、例えば、ガンマヘマタイト、マグネタイト、二酸化クロム、コバルト被着酸化鉄、六方晶フェライト、バリウムフェライト(BaFe)、Coフェライト、ストロンチウムフェライト、メタル(金属)、イプシロン型酸化鉄(ε酸化鉄)などを挙げることができ、特に狭く限定されない。なお、ε酸化鉄はGaやAlのいずれかを含んでいてもよい。これらの磁性粒子については、磁性層1の製造方法、テープ規格、機能などに基づいて自由に選択される。
磁性粒子の形状は、磁性粒子のその結晶構造に依拠している。例えば、BaFeは六角板状、ε酸化鉄は球状、コバルトフェライトは立方状、メタルは紡錘状である。磁性層1は、テープTの製造工程においてこれらの磁性粒子が配向される。なお、BaFeは、高温多湿環境でも抗磁力が落ちないなどの点からデータ記録の信頼性が高いため、本技術においても好適な磁性材料となり得る。
磁性粉は、例えば、ε酸化鉄を含有するナノ粒子(以下「ε酸化鉄粒子」という。)の粉末を含む。ε酸化鉄粒子は微粒子でも高保磁力を得ることができる。ε酸化鉄粒子に含まれるε酸化鉄は、テープTの厚み方向(垂直方向)に優先的に結晶配向していることが好ましい。
ε酸化鉄粒子は、球状もしくはほぼ球状を有しているか、または立方体状もしくはほぼ立方体状を有している。ε酸化鉄粒子が上記のような形状を有しているため、磁性粒子としてε酸化鉄粒子を用いた場合、磁性粒子として六角板状のバリウムフェライト粒子を用いた場合に比べて、テープTの厚み方向における粒子同士の接触面積を低減し、粒子同士の凝集を抑制することができる。したがって、磁性粉の分散性を高め、より良好なSNR(Signal-to-Noise Ratio)を得ることができる。
ε酸化鉄粒子は、コアシェル型構造を有する。具体的には、ε酸化鉄粒子は、コア部と、このコア部の周囲に設けられた2層構造のシェル部とを備える。2層構造のシェル部は、コア部上に設けられた第1シェル部と、第1シェル部上に設けられた第2シェル部とを備える。コア部は、ε酸化鉄を含む。コア部に含まれるε酸化鉄は、ε−Fe結晶を主相とするものが好ましく、単相のε−Feからなるものがより好ましい。
第1シェル部は、コア部の周囲のうちの少なくとも一部を覆っている。具体的には、第1シェル部は、コア部の周囲を部分的に覆っていてもよいし、コア部の周囲全体を覆っていてもよい。コア部と第1シェル部の交換結合を十分なものとし、磁気特性を向上する観点からすると、コア部の表面全体を覆っていることが好ましい。
第1シェル部は、いわゆる軟磁性層であり、例えば、α−Fe、Ni−Fe合金またはFe−Si−Al合金等の軟磁性体を含む。α−Feは、コア部21に含まれるε酸化鉄を還元することにより得られるものであってもよい。第2シェル部は、酸化防止層としての酸化被膜である。第2シェル部は、α酸化鉄、酸化アルミニウムまたは酸化ケイ素を含む。α酸化鉄は、例えばFe、FeおよびFeOのうちの少なくとも1種の酸化鉄を含む。第1シェル部がα−Fe(軟磁性体)を含む場合には、α酸化鉄は、第1シェル部に含まれるα−Feを酸化することにより得られるものであってもよい。
ε酸化鉄粒子が、上述のように第1シェル部を有することで、熱安定性を確保するためにコア部単体の保磁力を大きな値に保ちつつ、ε酸化鉄粒子(コアシェル粒子)全体としての保磁力を記録に適した保磁力に調整できる。また、ε酸化鉄粒子が、上述のように第2シェル部を有することで、テープTの製造工程およびその工程前において、ε酸化鉄粒子が空気中に暴露されて、粒子表面に錆び等が発生することにより、ε酸化鉄粒子の特性が低下することを抑制することができる。したがって、テープTの特性劣化を抑制することができる。
ε酸化鉄粒子が2層構造のシェル部を有している場合について説明したが、ε酸化鉄粒子が単層構造のシェル部を有していてもよい。この場合、シェル部は、第1シェル部と同様の構成を有する。但し、ε酸化鉄粒子の特性劣化を抑制する観点からすると、上述した一実施形態におけるように、ε酸化鉄粒子が2層構造のシェル部を有していることが好ましい。
以上では、ε酸化鉄粒子がコアシェル構造を有している場合について説明したが、ε酸化鉄粒子が、コアシェル構造に代えて添加剤を含んでいてもよいし、コアシェル構造を有すると共に添加剤を含んでいてもよい。この場合、ε酸化鉄粒子のFeの一部が添加剤で置換される。ε酸化鉄粒子が添加剤を含むことによっても、ε酸化鉄粒子全体としての保磁力Hcを記録に適した保磁力Hcに調整できるため、記録容易性を向上することができる。添加剤は、鉄以外の金属元素、好ましくは3価の金属元素、より好ましくはAl、GaおよびInのうちの少なくとも1種、さらにより好ましくはAlおよびGaのうちの少なくとも1種である。
具体的には、添加剤を含むε酸化鉄は、ε−Fe2−x結晶(但し、Mは鉄以外の金属元素、好ましくは3価の金属元素、より好ましくはAl、GaおよびInのうちの少なくとも1種、さらにより好ましくはAlおよびGaのうちの少なくとも1種である。xは、例えば0<x<1である。)である。
磁性粉は、六方晶フェライトを含有するナノ粒子(以下「六方晶フェライト粒子」という。)の粉末を使用してもよい。六方晶フェライト粒子は、例えば、六角板状またはほぼ六角板状を有する。六方晶フェライトは、好ましくはBa、Sr、PbおよびCaのうちの少なくとも1種、より好ましくはBaおよびSrのうちの少なくとも1種を含む。六方晶フェライトは、具体的には例えばバリウムフェライトまたはストロンチウムフェライトであってもよい。バリウムフェライトは、Ba以外にSr、PbおよびCaのうちの少なくとも1種をさらに含んでいてもよい。ストロンチウムフェライトは、Sr以外にBa、PbおよびCaのうちの少なくとも1種をさらに含んでいてもよい。
より具体的には、六方晶フェライトは、一般式MFe1219で表される平均組成を有する。但し、Mは、例えばBa、Sr、PbおよびCaのうちの少なくとも1種の金属、好ましくはBaおよびSrのうちの少なくとも1種の金属である。Mが、Baと、Sr、PbおよびCaからなる群より選ばれる1種以上の金属との組み合わせであってもよい。また、Mが、Srと、Ba、PbおよびCaからなる群より選ばれる1種以上の金属との組み合わせであってもよい。上記一般式においてFeの一部が他の金属元素で置換されていてもよい。
磁性粉が六方晶フェライト粒子の粉末を含む場合、磁性粉の平均粒子サイズは、好ましくは50nm以下、より好ましくは10nm以上40nm以下、さらにより好ましくは15nm以上30nm以下である。磁性粉が六方晶フェライト粒子の粉末を含む場合、磁性粉の平均アスペクト比は上述の一実施形態と同様である。
磁性粉の平均粒子サイズおよび平均アスペクト比は、以下のようにして求められる。
まず、測定対象となるテープTをFIB(Focused Ion Beam)法等により加工して薄片を作製し、TEMにより薄片の断面観察を行う。次に、撮影したTEM写真から50個の磁性粉粒子を無作為に選び出し、各粒子の長軸長DLを測定する。ここで、長軸長DLとは、粒子の輪郭に接するように、あらゆる角度から引いた2本の平行線間の距離のうち最大のもの(いわゆる最大フェレ径)を意味する。続いて、測定した50個の粒子のDLを単純に平均(算術平均)して平均長軸長DLaveを求める。このようにして求めた平均長軸長DLaveを磁性粉の平均粒子サイズとする。また、同様に最小の距離を測定し短軸長とし、50個の粒子の短軸長DSを単純に平均(算術平均)して平均短軸長DSaveを求める。そして、平均長軸長DLaveおよび平均短軸長DSaveから次製粉の平均アスペクト比(DLave/DSave)を求める。
粒子が板状である場合は、板厚をDSとし上記同様に測定方向に板面の出ていない50個の粒子を無作為に選び、その最短軸DSaveとし、平均体積は、以下の式により求められる。
平均体積=3√3/8xDLavexDLavexDSave
粒子が球状である場合は、50個の粒子のDLを求め、平均体積は以下の式により求められる。
平均体積=π/6xDLave^3
粒子が立方体である場合は、50個の粒子の辺の長さDLを求め、平均体積は以下の式により求められる。
平均体積=DLave^3
磁性粉は、Co含有スピネルフェライトを含有するナノ粒子(以下「コバルトフェライト粒子」という。)の粉末を使用してもよい。コバルトフェライト粒子は、一軸異方性を有することが好ましい。コバルトフェライト粒子は、例えば、立方体状またはほぼ立方体状を有している。Co含有スピネルフェライトが、Co以外にNi、Mn、Al、CuおよびZnのうちの少なくとも1種をさらに含んでいてもよい。
Co含有スピネルフェライトは、例えば以下の式(1)で表される平均組成を有する。
CoFe ・・・(1)
(但し、式(1)中、Mは、例えば、Ni、Mn、Al、CuおよびZnのうちの少なくとも1種の金属である。xは、0.4≦x≦1.0の範囲内の値である。yは、0≦y≦0.3の範囲内の値である。但し、x、yは(x+y)≦1.0の関係を満たす。zは3≦z≦4の範囲内の値である。Feの一部が他の金属元素で置換されていてもよい。)
磁性粉がコバルトフェライト粒子の粉末を含む場合、磁性粉の平均粒子サイズは、好ましくは25nm以下、より好ましくは23nm以下である。磁性粉がコバルトフェライト粒子の粉末を含む場合、磁性粉の平均アスペクト比は上述の一実施形態と同様である。また、磁性粉の平均アスペクト比も上述と同様にして求められる。
磁性粉の平均粒子サイズ(平均最大粒子サイズ)は、好ましくは22nm以下、より好ましくは8nm以上22nm以下、さらにより好ましくは12nm以上22nm以下である。 磁性粉の平均アスペクト比が、好ましくは1以上2.5以下、より好ましくは1以上2.1以下、さらにより好ましくは1以上1.8以下である。磁性粉の平均アスペクト比が1以上2.5以下の範囲内であると、磁性粉の凝集を抑制することができると共に、磁性層1の形成工程において磁性粉を垂直配向させる際に、磁性粉に加わる抵抗を抑制することができる。したがって、磁性粉の垂直配向性を向上することができる。
この磁性層1には、通常、該磁性層1の強度や耐久性を高めるための非磁性の添加剤が含まれている。例えば、磁性層1には、結着剤、分散剤、研磨剤などが必要に応じて配合されている。この磁性層1は、磁性粉とこれらの選択された添加剤が配合された磁性塗料として準備され、下の層に対して塗布により形成されることになる。
磁性層1に配合される前記結着剤としては、ポリウレタン系樹脂、塩化ビニル系樹脂等に架橋反応を付与した構造の樹脂が好ましい。しかしながら結着剤はこれらに限定されるものではなく、テープTに対して要求される物性等に応じて、その他の樹脂を適宜配合してもよい。配合する樹脂としては、通常、塗布型のテープTにおいて一般的に用いられる樹脂であれば、特に限定されない。
例えば、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、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、アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−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、アクリル酸エステル−アクリロニトリル共重合体、アクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニリデン共重合体、メタクリル酸エステル−塩化ビニル共重合体、メタクリル酸エステル−エチレン共重合体、ポリ弗化ビニル、塩化ビニリデン−アクリロニトリル共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、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)、スチレンブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、アミノ樹脂、合成ゴム等が挙げられる。また、熱硬化性樹脂、または反応型樹脂の例としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキッド樹脂、シリコーン樹脂、ポリアミン樹脂、尿素ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。
また、上述した各結着剤には、磁性粉の分散性を向上させる目的で、−SOM、−OSOM、−COOM、P=O(OM)等の極性官能基が導入されていてもよい。ここで、式中Mは、水素原子、またはリチウム、カリウム、ナトリウム等のアルカリ金属である。さらに、極性官能基としては、−NR1R2、−NR1R2R3の末端基を有する側鎖型のもの、>NR1R2の主鎖型のものが挙げられる。ここで、式中R1、R2、R3は、水素原子、または炭化水素基であり、Xは弗素、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン元素イオン、または無機もしくは有機イオンである。また、極性官能基としては、−OH、−SH、−CN、エポキシ基等も挙げられる。
磁性層1の潤滑剤は、下記の一般式(1)で示される化合物、および下記の一般式(2)で示される化合物を含むことが好ましい。潤滑剤がこれらの化合物を含むことで、磁性層1の表面の動摩擦係数を特に低減することができる。したがって、テープTの走行性をさらに向上することができる。
CH(CHCOOH ・・・(1)
(但し、一般式(1)において、nは14以上22以下の範囲から選ばれる整数である。)
CH(CHCOO(CHCH ・・・(2)
(但し、一般式(2)において、pは14以上22以下の範囲から選ばれる整数であり、qは2以上5以下の範囲から選ばれる整数である。)
磁性層1は、添加剤として非磁性補強粒子として、酸化アルミニウム(α、βまたはγアルミナ)、酸化クロム、酸化珪素、ダイヤモンド、ガーネット、エメリー、窒化ホウ素、チタンカーバイト、炭化珪素、炭化チタン、酸化チタン(ルチル型またはアナターゼ型の酸化チタン)等をさらに含んでいてもよい。
本技術では、この磁性層1の表面1aに対してナノオーダーの微小な凹部構造が形成される。具体的には、本技術は、所定の深さ以上の深さを備える凹部を単位面積当たり所定個数以上となるように、積極的、あるいは意図的に配設したことを一つの特徴となしている。この凹部11は、磁性層1の表面にその組成材料に起因して自然に形成される、より極微小な粗面構造とは明確に区別できるサイズを有している。
なお、本技術では、磁性層1を塗工(塗布)によって形成する例が開示されているが、この磁性層1を蒸着などの真空製膜法その他の製法によって磁性層1が形成された場合においても、該磁性層1の表面に凹部11を形成してもよい。
ここで、図3、図4を参照して、磁性層1に凹部11を形成する理由や目的について説明する。図3は、磁気ヘッド上を一般的な磁気記録テープが理想的に走行する様子を示す図、図4は、磁気ヘッド上を一般的な磁気記録テープが走行する際に生じる問題(課題)を説明するための模式図である。
まず、図3に示されているように、テープTの最上層に位置する磁性層1は、磁気記録装置(図示せず。)内に設けられている磁気ヘッドHに対向する層である。該磁気ヘッドHからの磁気によって磁性層1の磁性が変化させられて信号の記録が行われ、また、磁気ヘッドHがその磁性の変化を読み取ることで信号記録の再生が行われる。なお、本技術においては、磁気ヘッドHの種類は、特に狭く限定されない。
理想のテープTの走行は、繰り返し走行されるときにも、磁気ヘッドHとの距離が極力狭い状態を維持しながら安定的に高速走行することである。磁気ヘッドHとテープTの間が過剰に大きな距離になってしまうと、いわゆるスペーシング現象となり、磁気ヘッドHに対するテープTの好適なコンタクト状態が維持できず、オフトラック現象等によってテープの磁気記録又は再生の特性を悪化させてしまうことになる。
一方、磁気ヘッドHに対するテープTの接触が強すぎると、繰り返しの使用により摩擦が次第に上昇し、これによりテープTを変形させるなどの問題が発生してしまう。この問題によりテープの磁気記録又は再生の特性を悪化させてしまうことになる。
図4は、本発明者らが見出した新しい技術上の課題を説明するための模式図である。この図4に示されているように、テープTが磁気ヘッドHへ侵入したその直後の領域において、テープTがやや浮いた状態となって「空気溜り部」(符号Aで示す)が形成されてしまう現象が発生し得る。
この空気溜り部Aやこの空気溜り部Aに内包されている空気は、テープTが走行している最中に磁気ヘッドH上にずっと残留してしまう傾向がある。そして、この空気溜りAに内包された空気が、磁気ヘッドHとテープTの間にスペーシング現象の発生を誘発する。あるいは、この空気溜りAによって磁気ヘッドH上のテープTの走行が不安定化し、これにより磁気ヘッドHに対する接触が強くなって摩擦上昇を生む原因となる。
本技術において、磁性層1の表面1aに広く均一に配設された多数の凹部11は、上記空気溜りAに存在する空気を収容するために設けられている。図5は、磁性層1の表面の凹部の概念を説明するための簡易な模式図である。
この図5、そして図2にも示されているように、磁性層1の表面1aには下方側(非磁性層2側)へ向けて凹んだ形状を備える微小な凹部11が広く均一に形成されている。この凹部11の一つ一つが、上記空気溜りA(図4参照)の空気を収容する空間として機能している。また、一つの凹部11の容積、並びに、テープの表面に存在する凹部11の総容積、特には任意の時点におけるテープTと磁気ヘッドHとの接触面に存在する凹部11の総容積は、その空気収容量に密接に関係している。
磁性層1の表面1aに多数形成された微小な該凹部11が設けられたテープTは、空気溜りA(図3再参照)の空気を該凹部11の中に収容しながら走行することができる。換言すると、磁性層1に設けられた凹部11は、空気の逃げ場所として機能する。このことは、磁気ヘッドHとテープTに働く負圧を制御することにもなる。これにより、この空気溜りAによって生じるスペーシング現象を抑制するとともに、テープAが磁気ヘッドH上を繰り返し走行する際に生じる摩擦の上昇を抑制し、ひいてはテープTのSN特性を維持または向上させることができる。
ここで、この凹部11の(最深部の)深さD1(図5参照)は、本技術に係る検証に基づくと7.8nm以上が好適であり、さらには10nm以上がより好適である。凹部11の深さが7.8nm未満となってしまうと、空気溜りAに存在する空気を収容する空間として機能し難くなってしまうからである。
さらに、磁性層1の全厚D2との関係で、凹部11が該全厚D2に対してどのくらいの深さがあるかということも重要である。具体的には、磁性層1の全厚D2(図5参照)との相対関係において、凹部11の深さは、凹部11の深さD1値を磁性層1の全厚D2値を除した割合値、すなわち、D1/D2値が少なくとも15%以上であることが望ましく、さらには、このD1/D2値が20%以上であることがより好適である。
磁性層1の全厚D2に対するD1の深さの割合が15%未満であると、上記空気溜りAに存在する空気を収容する機能が低下し、一方、同割合が50%を超えてしまうと、磁性層1の厚みが薄くなり過ぎる箇所が発生し、この磁性層1自体の機能に悪影響が生じる可能性があるので望ましくない。
磁性層1の表面1aにおける凹部11の個数も上記した空気を収容するための凹部11の全容積との関係から重要である。例えば、テープTの所定面積:80μm×80μm=6,400μmを単位面積(テープTが静止時の磁気ヘッドHとの接触面積に相当)として規定した場合、磁性層1の全厚D2に対する凹部11の深さが15%である場合には、前記単位面積に対して120個以上が望ましい。また、磁性層1の全厚D2に対する凹部11の深さが20%である場合には、前記単位面積に対して60個以上の個数が好適である。これらの個数を有する場合には、空気溜りAに存在する空気を充分に収容可能な凹部11の全容積を確保することができる。
本技術の好ましい実施態様に従い、前記磁性層に、当該磁性層の厚みの20%以上である凹部が複数形成されており、且つ、当該凹部の個数が、前記磁性層の6,400μmの表面積あたり好ましくは55個以上であり、より好ましくは60個以上でありうる。当該個数以上の当該凹部を有することが、ヘッド動摩擦係数を抑制すること寄与する。
磁性層1は、磁性粒子が垂直配向されていてもよい。一般に、垂直配向の場合、テープTと磁気ヘッドHとの摩擦が上昇し易い。その理由は、垂直配向により磁性粒子が一方向に整列するため、磁性粒子レベルの表面形状が平滑化するからである。本技術のように、磁性層1に凹部11を広く均一に形成しておくことで、該磁性層1が垂直配向された場合であってもテープTが多数回にわたり繰り返し使用されても、摩擦の上昇を抑えることができる。例えば、反磁界補正なしの垂直配向度が65%以上の磁性層1を備えるテープであっても本技術の有利な効果を得ることができる。
テープTの動摩擦係数。走行時にテープTに加わる張力が1.2Nであるときの磁性層1の表面と磁気ヘッドHの間の動摩擦係数μと、テープTに加わる張力が0.4Nであるときの磁性層1の表面と磁気ヘッドHの間の動摩擦係数μとの比率(μ/μ)が、好ましくは1.0以上で2.0以下であると、走行時の張力変動による動摩擦係数の変化を小さくできるためテープの走行を安定させることができる。テープTに加わる張力が0.6であるときの磁性層1の表面と磁気ヘッドの間の動摩擦係数μが走行5回目の値μ5と1000回目の値μ1000との比率(μ1000/μ5)が、好ましくは1.0以上2.0以下、より好ましくは1.0以上1.7以下である。比率(μ/μ)が1.0以上2.0以下であると、多数回走行による動摩擦係数の変化を小さくできるためテープの走行を安定させることができる。
本技術の好ましい実施態様に従う磁気記録テープは、当該テープに含まれる磁性層の表面に凹部が複数配設されており、前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、前記磁性層は垂直配向であり、反磁界補正なし条件の垂直配向度が65%以上であり、且つ、前記磁性層に、当該磁性層の厚みの20%以上である凹部が複数形成されており、且つ、当該凹部の個数が、前記磁性層の6,400μmの表面積あたり55個以上でありうる。この磁性層によって、低いヘッド動摩擦係数及び良好なSNR比を磁気記録テープに付与することができる。当該磁性層を有する磁気記録テープは、4m/秒以上で走行される記録又は再生に特に適している。
本技術の他の実施態様に従い、磁気記録テープは、磁性層を少なくとも含む複層構造を備えており、該テープの全厚が5.6μm以下であり、前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、且つ、前記磁性層は垂直配向であり、反磁界補正なし条件の垂直配向度が65%以上であってよい。
本技術のさらに他の実施態様に従い、磁気記録テープは、磁性層を少なくとも含む複層構造を備えており、該テープの全厚が5.6μm以下であり、前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、前記磁性層は垂直配向であり、反磁界補正なし条件の垂直配向度が65%以上であり、且つ、前記磁性層の垂直方向の配向度と長手方向の配向度との比が2以上であってよい。
本技術のさらに他の実施態様に従い、該テープの全厚が5.6μm以下であり、前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、前記磁性層は垂直配向であり、反磁界補正なし条件の垂直配向度が65%以上であり、且つ、前記凹部の深さD1が、7.8nm以上であってよい。
このような構成を有する磁気記録テープによっても、低いヘッド動摩擦係数及び良好なSNR比を達成することができる。
(2−2)非磁性層。
次に、磁性層1の下部に設けられる非磁性層2(図1参照)は、中間層や下地層とも称される場合がある。この非磁性層2は、磁性層1に対する磁力の作用を該磁性層1に留める目的や、磁性層1に求められる平坦性を確保するために設けられる層である。また、この非磁性層2は、磁性層1に添加される潤滑剤や非磁性層2自体に添加される潤滑剤を保持する役割も果たしている。
この非磁性層2は、非磁性粉および結着剤を含む非磁性の層である。非磁性層2が、必要に応じて、潤滑剤、導電性粒子、硬化剤および防錆剤等のうちの少なくとも1種の添加剤をさらに含んでいてもよい。非磁性粉は、例えば無機粒子粉または有機粒子粉の少なくとも1種を含む。また、非磁性粉は、カーボンブラック等の炭素材料を含んでいてもよい。なお、1種の非磁性粉を単独で用いてもよいし、2種以上の非磁性粉を組み合わせて用いてもよい。無機粒子は、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、金属炭化物または金属硫化物等を含む。非磁性粉の形状としては、例えば、針状、球状、立方体状、板状等の各種形状が挙げられるが、これに限定されるものではない。結着剤は、上述の磁性層1と同様である。
この非磁性層2の平均厚みは、好ましくは0.6μm以上2.0μm以下、より好ましくは0.8μm以上1.4μm以下である。なお、非磁性層2の平均厚みは、磁性層1の平均厚みと同様にして求められる。但し、TEM像の倍率は、非磁性層2の厚みに応じて適宜調整される。0.6μm未満であると、磁性層1や非磁性層2自体に配合される 添加剤(例えば、潤滑剤)の保持機能が失われてしまい、一方2.0μmを超える厚みになると、テープTの全厚が過剰に厚くなってしまい、テープTを薄くして高記録容量化を追求する流れに逆行する。
この非磁性層2は、次に説明する「ベースフィルム層3」の上に塗布によって形成することができる。この非磁性層2は、目的や必要に応じて複層構造としてもよい。この非磁性層2は、非磁性材料を使用することが重要である。その理由は、磁性層1以外が磁化してしまうとノイズの発生源となってしまうからである。
非磁性層2に使用される非磁性材料は、無機物質でも有機物質でもよい。無機物質の例としては、オキシ水酸化鉄、ヘマタイト、酸化チタン、カーボンラック、金属窒化物、金属硫化物などを使用できる。場合によっては、これらの非磁性材料にその他の添加剤を配合してもよい。非磁性材料(非磁性粉)の形状は、例えば、針状、球状、立方体状、板状などの各種形状が挙げられるが、狭く限定されない。
(2−3)ベースフィルム層。
次に、図1、図2に示されたベースフィルム層3は、テープTの土台となる層としての機能を主に果たしている。ベースフィルム層3は、単にベース層、あるいは非磁性支持体とも称される。ベースフィルム層3は、非磁性層2、この上層の磁性層1を支持する非磁性の支持体である。このベースフィルム層3は、長尺のフィルム状を有している。該ベースフィルム層3の平均厚みの上限値は、4.5μm未満、より好ましくは4.2μm以下、より好ましくは3.8μm以下、さらにより好ましくは3.4μm以下である。ベースフィルム層の平均厚みの上限値が4.2μm以下であると、1データカートリッジ内に記録できる記録容量を一般的な磁気記録媒体よりも高めることができる。なお、ベースフィルム層3の下限の厚みは、フィルムの製膜上の限界や当該ベースフィルム層3の機能の観点から定められる。
ベースフィルム層3の平均厚みは、以下のようにして求めることができる。まず、1/2インチ幅のテープTを準備し、それを250mmの長さに切り出し、サンプルを作製する。続いて、サンプルのベースフィルム層3以外の層(すなわち非磁性層12、磁性層1およびバック層4)をMEK(メチルエチルケトン)または希塩酸等の溶剤で除去する。次に、測定装置としてMitsutoyo社製レーザーホロゲージを用いて、サンプル(ベースフィルム層3)の厚みを5点以上の位置で測定し、それらの測定値を単純に平均(算術平均)して、ベースフィルム層3の平均厚みを算出する。なお、測定位置は、サンプルから無作為に選ばれるものとする。
ベースフィルム層3は、例えば、ポリエステル類、ポリオレフィン類、セルロース誘導体、ビニル系樹脂、およびその他の高分子樹脂のうちの少なくとも1種を含む。ベースフィルム層3が上記材料のうちの2種以上を含む場合、それらの2種以上の材料は混合されていてもよいし、共重合されていてもよいし、積層されていてもよい。ポリエステル類は、例えば、PET(ポリエチレンテレフタレート)、PEN(ポリエチレンナフタレート)、PBT(ポリブチレンテレフタレート)、PBN(ポリブチレンナフタレート)、PCT(ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート)、PEB(ポリエチレン−p−オキシベンゾエート)およびポリエチレンビスフェノキシカルボキシレートのうちの少なくとも1種を含む。ポリオレフィン類は、例えば、PE(ポリエチレン)およびPP(ポリプロピレン)のうちの少なくとも1種を含む。セルロース誘導体は、例えば、セルロースジアセテート、セルローストリアセテート、CAB(セルロースアセテートブチレート)およびCAP(セルロースアセテートプロピオネート)のうちの少なくとも1種を含む。ビニル系樹脂は、例えば、PVC(ポリ塩化ビニル)およびPVDC(ポリ塩化ビニリデン)のうちの少なくとも1種を含む。その他の高分子樹脂は、例えば、PA(ポリアミド、ナイロン)、芳香族PA(芳香族ポリアミド、アラミド)、PI(ポリイミド)、芳香族PI(芳香族ポリイミド)、PAI(ポリアミドイミド)、芳香族PAI(芳香族ポリアミドイミド)、PBO(ポリベンゾオキサゾール、例えばザイロン(登録商標))、ポリエーテル、PEK(ポリエーテルケトン)、ポリエーテルエステル、PES(ポリエーテルサルフォン)、PEI(ポリエーテルイミド)、PSF(ポリスルフォン)、PPS(ポリフェニレンスルフィド)、PC(ポリカーボネート)、PAR(ポリアリレート)およびPU(ポリウレタン)のうちの少なくとも1種を含む。このベースフィルム層3の材料は、特に狭く限定はされないが、テープの規格によって定められる場合がある。例えば、LTO規格では、PENが指定されている。
(2−4)バック層。
図1、図2に示されたバック層4は、テープTが磁気ヘッドに対向しながら高速走行する際に発生する摩擦を制御する役割、巻き乱れを防止する役割などを担っている。すなわち、バック層4は、テープTを高速で安定走行させるための基本的な役割を担っている。
バック層4は、結着剤および非磁性粉を含む。バック層4は、必要に応じて潤滑剤、硬化剤および帯電防止剤等のうちの少なくとも1種の添加剤をさらに含んでいてもよい。結着剤および非磁性粉は、上述の非磁性層12の場合と同様である。
非磁性粉の平均粒子サイズは、好ましくは10nm以上150nm以下、より好ましくは15nm以上110nm以下である。非磁性粉の平均粒子サイズは、上記の磁性粉の平均粒子サイズと同様にして求められる。非磁性粉が、2以上の粒度分布を有する非磁性粉を含んでいてもよい。
バック層4の平均厚みの上限値は、好ましくは0.6μm以下である。バック層4の平均厚みの上限値が0.6μm以下であると、テープTの平均厚みが5.6μmである場合でも、非磁性層2やベースフィルム層3の厚みを厚く保つことができる。これにより、テープTの記録再生装置内での走行安定性を保つことができる。バック層4の平均厚みの下限値は特に限定されるものではないが、例えば、0.2μm以上である。
バック層4の平均厚みは、以下のようにして求めることができる。まず、1/2インチ幅のテープTを準備し、それを250mmの長さに切り出し、サンプルを作製する。次に、測定装置としてMitsutoyo社製レーザーホロゲージを用いて、サンプルの厚みを5点以上で測定し、それらの測定値を単純に平均(算術平均)して、テープTの平均値t[μm]を算出する。なお、測定位置は、サンプルから無作為に選ばれるものとする。続いて、サンプルのバック層4をMEK(メチルエチルケトン)または希塩酸等の溶剤で除去する。その後、再び上記のレーザーホロゲージを用いてサンプルの厚みを5点以上で測定し、それらの測定値を単純に平均(算術平均)して、バック層4を除去したテープTの平均値t[μm]を算出する。なお、測定位置は、サンプルから無作為に選ばれるものとする。その後、以下の式よりバック層4の平均厚みt[μm]を求める。
[μm]=t[μm]−t[μm]
このバック層4の厚みは、100nm以上が望ましい。100nm未満であると、電気抵抗が高くなり、磁気ヘッドHとの相性が悪くなってしまうという問題が発生してしまう。上限の厚みについては、バック層3の機能を発揮できる最低限の厚み、特に、テープTの記録再生装置内での高速安定走行に必要十分な厚みが確保されていればよいのであって、この観点で、1μm以上の厚みにする必要は特にない。
バック層4は、結着剤および非磁性粉を含んだ組成で形成し、必要に応じて、潤滑剤、硬化剤を加えてもよい。また、帯電防止剤を添加し、このバック層4に帯電防止機能を持たせて、ゴミや埃の付着を防止してもよい。
本技術では、このバック層4の表面4aに、ナノオーダーの微小な凸部(突起状部)41を多数配設しておくようにする(図2参照)。この凸部41は、磁性層1の表面1aに上述した凹部11を形成するために使用される。この目的を果たすため、該凸部41に関しては、所定以上の高さであることやテープの単位面積当たりの必要な個数が要求されることになる(後述)。
図6は、テープTの磁性層1の表面1aに対して、バック層4の凸部41を転写することによって凹部11が形成される様子を示す模式拡大図である。この図6が示すように、テープ1の磁性層1の表面1aをバック層4の表面1aに対向させて押し付けるようにする(図6(a)参照)。所定時間押し付けた後に、磁性層1をバック層4から引き離すと、磁性層1の表面に凹部11が転写されて残る(図6(b)参照)。すなわち、本技術において、最上層の磁性層に設けられた前記凹部は、最下層に設けられたバック層の表面に形成された凸部を押し付けることによって形成されたものであってよい。
例えば、磁性層1を塗工した後に、まだ未乾燥状態にある磁性層1を有するテープ1をロール(巻芯)に巻き付ける。そうすると、必然的に一つ外側に巻き付いてきたテープ1のバック層4の凸部41を備える表面4aが、磁性層1の表面1aに押し付けられる(締め付けられる)。この時の押し付け圧力を利用して、磁性層1の表面1aに対して凹部11を転写させることができる。
バック層4の凸部41は、例えば、カーボン粒子の小さい粒径サイズの粒子(以下、小粒子)と、それよりも相対的に大きな粒径サイズのカーボン粒子(以下、大粒子)を所定の割合で混合することによって形成することができる。バック層4の表面に凹凸構造を形成し、その構造の凸部41部分を磁性層1に凹部11を形成するために利用する。なお、大粒子については、アルミナ、シリカ、酸化チタンなどの材料を使用してもよい。
ここで、小粒子は、平均粒径が15〜30nmの範囲の粒子であって、一方の大粒子は、平均粒径が200〜350nmの範囲の粒子を選択することが好適である。小粒子と大粒子の粒径差は、170〜335nmの範囲が必要である。この大粒子と小粒子の平均粒径の差が少なすぎるとバック層4における凹凸が平坦化してしまうため、磁性層1に対して凹部11を形成することが困難となる。一方、大粒子と小粒子の平均粒径差が大きすぎると、凹凸構造が極端になり過ぎて、凹部11の深さが過剰になってしまうなどの問題が生じる。
また、大粒子及び小粒子を混合したときの組成割合も重要である。大粒子10〜20質量%に対して、小粒子を80〜90質量%配合することが望ましい。大粒子を10質量%未満にすると、凸部41の形成が不充分となり、大粒子が20質量%を超えると、凸部41が多くなりすぎて(谷部が少なくなり過ぎて)、磁性層1に凹部11が形成され難くなってしまう。
凸部41の高さは、磁性層1に対して目的のサイズの深さの凹部11を形成できる高さであればよく、狭く限定はされないが、例えば、40nm以上、より好適には60nm以上の高さが望ましい。40nm未満の高さであると、凸部41が磁性層1の表面に刺さり難くなり、凹部11が形成されにくくなってしまう。なお、この程度の高さの凸部41であれば、転写工程後にバック層4の表面を平滑化処理する必要性も特にない。
また、高さが60nm以上である凸部41の個数が、例えば、バック層4の単位面積80μm×80μm=6,400μmで規定した場合に、30個以上であると、磁性層1の表面に対して広く均一に凹部11を形成できるので望ましい。
(3)本技術に係るテープTの基本的な製造方法について。
次に、上述の構成を有するテープTの製造方法について説明する(図7参照)。
(塗料調製工程)。
まず、非磁性粉、結着剤および潤滑剤等を溶剤に混練及び/又は分散させることにより、非磁性層形成用塗料を調製する。次に、磁性粉、結着剤および潤滑剤等を溶剤に混練及び/又は分散させることにより、磁性層形成用塗料を調製する。次に、結着剤および非磁性粉等を溶剤に混練及び/又は分散させることにより、バック層形成用塗料を調製する。磁性層形成用塗料、非磁性層形成用塗料およびバック層形成用塗料の調製には、例えば、以下の溶剤、分散装置および混練装置を用いることができる。
上述の塗料調製に用いられる溶剤としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、プロパノール等のアルコール系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸プロピル、乳酸エチル、エチレングリコールアセテート等のエステル系溶媒、ジエチレングリコールジメチルエーテル、2−エトキシエタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系溶媒、ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒、メチレンクロライド、エチレンクロライド、四塩化炭素、クロロホルム、クロロベンゼン等のハロゲン化炭化水素系溶媒等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、適宜混合して用いてもよい。
上述の塗料調製に用いられる混練装置としては、例えば、連続二軸混練機、多段階で希釈可能な連続二軸混練機、ニーダー、加圧ニーダー、ロールニーダー等の混練装置を用いることができるが、特にこれらの装置に限定されるものではない。また、上述の塗料調製に用いられる分散装置としては、例えば、ロールミル、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、スパイクミル、ピンミル、タワーミル、パールミル(例えばアイリッヒ社製「DCPミル」等)、ホモジナイザー、超音波分散機等の分散装置を用いることができるが、特にこれらの装置に限定されるものではない。
例えば、磁性層形成用塗料を以下のようにして調製する。まず、下記配合の第1組成物をエクストルーダで混練する。次に、ディスパーを備えた攪拌タンクに、混練した第1組成物と、下記配合の第2組成物を加えて予備混合を行なう。続いて、さらにサンドミル混合を行い、フィルター処理を行い、磁性層形成用塗料を調製する。
(第1組成物)
バリウムフェライト(BaFe1219)粒子の粉末(六角板状、アスペクト比2.8、粒子体積1950nm):100質量部
塩化ビニル系樹脂(シクロヘキサノン溶液30質量%):10質量部
(重合度300、Mn=10000、極性基としてOSOK=0.07mmol/g、2級OH=0.3mmol/gを含有する。)
酸化アルミニウム粉末:5質量部
(α−Al、平均粒径0.2μm)
カーボンブラック:2質量部
(東海カーボン社製、商品名:シーストTA)
(第2組成物)
塩化ビニル系樹脂:1.1質量部
(樹脂溶液:樹脂分30質量%、シクロヘキサノン70質量%)
n−ブチルステアレート:2質量部
メチルエチルケトン:121.3質量部
トルエン:121.3質量部
シクロヘキサノン:60.7質量部
最後に、上述のようにして調製した磁性層形成用塗料に、硬化剤として、ポリイソシアネート(商品名:コロネートL、日本ポリウレタン社製):4質量部と、ミリスチン酸:2質量部とを添加する。
次に、非磁性層用塗料の調製工程は、以下のようにして調製することができる。
まず、下記配合の第3組成物をエクストルーダで混練する。次に、ディスパーを備えた攪拌タンクに、混練した第3組成物と、下記配合の第4組成物を加えて予備混合を行う。続いて、さらにサンドミル混合を行い、フィルター処理を行い、非磁性層形成用塗料を調製する。
(第3組成物)
針状酸化鉄粉末:100質量部
(α−Fe、平均長軸長0.15μm)
塩化ビニル系樹脂:55.6質量部
(樹脂溶液:樹脂分30質量%、シクロヘキサノン70質量%)
カーボンブラック:10質量部
(平均粒径20nm)
(第4組成物)
ポリウレタン系樹脂UR8200(東洋紡績製):18.5質量部
n−ブチルステアレート:2質量部
メチルエチルケトン:108.2質量部
トルエン:108.2質量部
シクロヘキサノン:18.5質量部
最後に、上述のようにして調製した非磁性層形成用塗料に、硬化剤として、ポリイソシアネート(商品名:コロネートL、日本ポリウレタン社製):4質量部と、ミリスチン酸:2質量部とを添加する。
(バック層形成用塗料の調製工程)
バック層形成用塗料を以下のようにして調製した。下記原料を、ディスパーを備えた攪拌タンクで混合を行い、フィルター処理を行うことで、バック層形成用塗料を調製した。
カーボンブラック粒子の粉末(平均粒径20nm):90質量部
カーボンブラック粒子の粉末(平均粒径270nm):10質量部
ポリエステルポリウレタン:100質量部
(日本ポリウレタン社製、商品名:N−2304)
メチルエチルケトン:500質量部
トルエン:400質量部
シクロヘキサノン:100質量部
なお、カーボンブラック粒子の粉末(平均粒径20nm)を80質量部、同粉末(平均粒径270nm):20質量部としてもよい。カーボンブラック粒子の粉末(平均粒径270nm)を100質量部とするのはベック層4への凸部形成の観点で好ましくない。
(塗布工程)。
次に、非磁性層形成用塗料をベースフィルム層3の一方の主面に塗布して乾燥(硬化)させることにより、非磁性層2を形成する。続いて、この非磁性層2上に磁性層形成用塗料を塗布して乾燥させることにより、磁性層1を非磁性層2上に形成する。なお、乾燥の際に、例えばソレノイドコイルにより、磁性粉をベースフィルム層3の厚み方向に磁場配向させることが好ましい。また、乾燥の際に、例えばソレノイドコイルにより、磁性粉をベースフィルム層3の走行方向(長手方向)に磁場配向させたのちに、ベースフィルム層3の厚み方向に磁場配向させるようにしてもよい。磁性層1の形成後、バック層形成用塗料をベースフィルム層3の他方の主面に塗布して乾燥させることにより、バック層4を形成する。これにより、テープTが得られる。
上述のようにして調製した磁性層形成用塗料および非磁性層形成用塗料を用いて、ベースフィルム層をなす長尺のポレエチレンナフタレートフィルム(以下「PENフィルム」という。)の一方の主面上に平均厚み1.0μm〜1.1μmの非磁性層2および平均厚み40nm〜100nmの磁性層1を以下のようにして形成する。まず、PENフィルムの一方の主面上に非磁性層形成用塗料を塗布及び乾燥させることにより、非磁性層2を形成する。次に、非磁性層2上に磁性層形成用塗料を塗布及び乾燥させることにより、磁性層1を形成する。
なお、磁性層形成用塗料の乾燥の際に、ソレノイドコイルにより、磁性粉をフィルムの厚み方向に磁場配向させる。角形比(配向度)は、例えばソレノイドコイルから出る磁界の強さ(例えば磁性粉の保磁力の2〜3倍)を調整することにより、磁性層形成用塗料の固形分を調整することにより、若しくは、乾燥条件(乾燥温度および乾燥時間)を調整することにより、又は、これらの調整の組み合わせにより、調整することができる。また、磁場中で磁性粉が配向するための時間を調整することによっても、角形比を調整することができる。例えば、角形比を高くするために、塗料中の磁性粉の分散状態をよくすることが好ましい。また、垂直方向の配向のために、配向器に入る前に事前に磁性粉を磁化させておく方法も有効であり、この方法が用いられてもよい。このような調整を行うことによって、垂直方向(磁気テープの厚み方向)及び/又は長手方向(磁気テープの長さ方向)における角形比を所望の値に設定することができる。続いて、PENフィルムの他方の主面上にバック層形成用塗料を塗布及び乾燥させることにより、非磁性層2を形成する。このような方法例により、テープTが得られる。
(カレンダー工程)。
次に、カレンダー処理を行い、磁性層の表面を平滑化する。このカレンダー工程は、一般にカレンダーと称される装置を用いて鏡面加工する工程であり、本技術では、転写工程の前処理工程として位置付けられる。カレンダー工程は、対向する金属製ロールにテープTを挟み込みながら、必要な温度と圧力をかけて磁性層1の表面を平滑に仕上げる工程である。転写工程は、このカレンダー工程の後に行う。
(転写工程)。
カレンダー処理が施されたテープTをロール状に巻き取ったのち、この状態でテープTに加熱処理を行ってバック層4の表面の多数の凸部41を磁性層1の表面1aに転写し、その後硬化させる。これにより、磁性層1の表面1aに多数の凹部11が形成される。なお、バック層4の表面に設けられた多数の凸部41を、磁性層1の表面1aに転写することにより、磁性層1の表面1aに多数の凹部11を好適に形成することができるが、多数の凹部11の形成方法は、これに限定されるものではない。例えば、磁性層形成用塗料に含まれる溶剤の種類および磁性層形成用塗料の乾燥条件等を調整することで、磁性層1の表面に多数の凹部11を形成するようにしてもよい。
(裁断工程)。
上述のようにして得られた磁気テープを例えば1/2インチ(12.65mm)幅に裁断する。これにより、目的とする長尺状のテープTを得ることができる。
(4)磁性層表面に凹部を形成する転写工程の一例。
本技術に係るテープTは、ベースフィルム層3に対して塗布される磁性層1、非磁性層2、及びバック層4のそれぞれの塗料を調製しておき(塗料調製工程)、これらの塗料を所定の順番でベースフィルム層3に対し、それぞれの層の厚みをモニターしながら塗布を行なう(塗布工程)。続いて、配向工程(磁性層を構成する磁性粉の向きを合わせる工程)、カレンダー工程、転写工程、及び硬化処理工程を順に経てドラムに巻き取られる。
そして、テープの品種に合わせたテープ幅に裁断され(裁断工程)、製品規格に合わせたテープ長に切断される(切断工程)。最終的には、目的の製品に対応したカートリッジケース内にテープを組み込んで磁気記録テープカートリッジとされ(組み込み工程)、所定の検査工程を経て出荷される。図7は、本技術に係る製造工程の基本フロー図である。
図8は、本技術に関わるテープTがケース51に収容されたテープカートリッジ5の一実施形態例を示す図である。ケース51は、磁気記録テープの用途や目的により選択される。テープTは、ケース51内に設けられたリール52に所定長巻き付けられており、テープTへの記録又は再生の際に、該ケース51から引き出されて使用される。すなわち、本技術は、本技術に従う磁気記録テープがリールに巻き付けられた状態でケースに収容された構成である、磁気記録テープカートリッジも提供する。
ここで、図9は、テープTの製造方法例を説明するための基本的な概念図である。本技術に係る磁性層1の表面1aに対する凹部11形成する転写工程は、磁性層1が塗布により形成された後、磁性層1を硬化する前の段階で行う。
具体的には、塗布された磁性層1の表面を平滑化処理(カレンダー工程)した後、ロールR1にテープTを巻き取った状態にして、60〜70℃の雰囲気温度条件(テープ周辺の環境温度条件)下で、転写工程(バック層4の凸部41を磁性層1に押し付ける工程)を行う。図10は、同転写工程において、ロール(R1)にテープTが巻き付けられていき、磁性層1の表面にバック層4の凸部41が当接されていく様子を示している。
転写工程での加熱処理の温度は、55℃以上75℃以下であることが好ましい。加熱処理の温度が55℃以上であると、良好な転写性を得ることができる。一方、加熱処理の温度が75℃以上であると、細孔量が多くなり過ぎ、表面の潤滑剤が過多になってしまう。ここで、加熱処理の温度は、テープTを保持する雰囲気の温度である。また、転写工程の温度条件は、磁性層1とバック層4の粘着が生じてしまう温度未満を上限とすることもできる。
加熱処理の時間は、15時間以上40時間以下であることが好ましい。加熱処理の時間が15時間以上であると、良好な転写性を得ることができる。一方、加熱処理の時間が40時間以下であると、生産性の低下を抑制することができる。
ここで、1回だけの転写工程の場合では、例えば、雰囲気温度が60℃の温度条件であると、20時間以上、より好ましくは25時間以上の転写工程を行なうとより良好な結果が得られるが、15時間未満の転写時間であった場合には、充分な転写処理時間とは言えない。
ここで、一回だけの転写工程の場合では、ロールR1外側のT1領域と該ロールR1近傍のT2領域では締め付け力が異なることが原因となって、外側のT1領域の方が凹部11の形成が不充分となる傾向が生じてしまう。
そこで、本技術では、図11に示すように、ロールR1に巻き付けられており、一回目の転写工程が完了した状態にあるテープTを反対方向に引き出して、別のロールR2に巻き取り、再び転写工程を行なうようにする。すなわち、1回目の転写工程でロールR1の外側領域にあったテープT1をロールR2に近い領域に位置するように、1回目の転写工程でロールR1の内側領域にあったテープT2をロールR2の外側領域に位置するように、再度巻き付ける(図9、図11参照)。これによって、テープ長全体にわたって締め付け力を均等化し、凹部形成を均一に行なうことができる。
二回転写工程の場合では、雰囲気温度55〜75℃の条件では、1回目、2回目の転写時間をそれぞれ10時間に設定したところ、良好な結果が得られた。したがって、1回転写の場合は、雰囲気温度55℃以上、好ましくは60℃以上の条件で25時間以上、2回目の転写を行う場合は1回目と同様の温度条件で各10時間以上行うことがより好適である。なお、一回目の転写工程と二回目の転写工程の温度および処理時間の条件は同じでもよく、二回目でより強く転写する条件、あるいは二回目でより弱く転写する条件を採用してもよい。転写工程の回数は、三回以上であってもよい。
本技術は、以下のような構成を採用することもできる。
(1)磁性層を少なくとも含む複層構造を備えるテープであり、該テープの全厚が5.6μm以下であって、前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、
前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、
前記磁性層は垂直配向であり、反磁界補正なし条件の垂直配向度が65%以上であり、且つ、
前記磁性層に、当該磁性層の厚みの20%以上である凹部が複数形成されており、且つ、当該凹部の個数が、前記磁性層の6,400μm2の表面積あたり55個以上である、
磁気記録テープ。
(2)前記磁性層の垂直方向の配向度と長手方向の配向度との比が2以上である、(1)記載の磁気記録テープ。
(3)磁性層の6,400μm2の表面積あたりの前記凹部の個数が120個以上である、(1)又は(2)記載の磁気記録テープ。
(4)磁性層表面の非接触光学式干渉粗度測定によるSsk値がマイナス値ある、(1)から(3)のいずれかに記載の磁気記録テープ。
(5)前記テープは、磁気ヘッドを介した記録又は再生時において4m/秒以上で走行するテープである、(1)から(4)のいずれかに記載の磁気記録テープ。
(6)最上層の磁性層に設けられた前記凹部は、最下層に設けられたバック層の表面に形成された凸部を押し付けることによって形成された、(1)から(5)のいずれかに記載の磁気記録テープ。
(7)テープ走行時に磁気記録ヘッドに対向する側から順に、磁性層、非磁性層、ベースフィルム層、バック層を備える、(1)から(6)のいずれかに記載の磁気記録テープ。
(8)前記全厚が4.6μm以下である、(1)から(7)のいずれかに記載の磁気記録テープ。
(9)磁性層を少なくとも含む複層構造を備えるテープであり、該テープの全厚が5.6μm以下であって、前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、
前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、且つ、
前記磁性層は垂直配向であり、反磁界補正なし条件の垂直配向度が65%以上である、
磁気記録テープ。
(10)磁性層を少なくとも含む複層構造を備えるテープであり、該テープの全厚が5.6μm以下であって、前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、
前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、且つ、
前記凹部の深さD1が、7.8nm以上である、
磁気記録テープ。
(11)磁性層を少なくとも含む複層構造を備えるテープであり、該テープの全厚が5.6μm以下であって、前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、
前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、且つ、
前記磁性層の垂直方向の配向度と長手方向の配向度との比が2以上である、
磁気記録テープ。
(12)(1)から(11)のいずれかに記載の磁気記録テープがリールに巻き付けられた状態でケースに収容された構成である、磁気記録テープカートリッジ。
(13)磁性層と、バック層を少なくとも備える複層構造の磁気記録テープをロールに巻き付けながら、前記バック層の表面に形成した凸部を前記磁性層の表面に押し付け、該磁性層に凹部を形成する転写工程を含む、磁気記録テープの製造方法。
(14)一度巻き付けたテープを逆方向に引き出して別のロールに巻き付け、前記転写工程を更に行う、(13)に記載の磁気記録テープの製造方法。
(15)前記転写工程が、前記凸部を前記磁性層の表面に押し付けた状態で、55℃以上75℃以下の温度で加熱処理を行うことを含む、(13)又は(14)に記載の磁気記録テープの製造方法。
以上、本開示の実施形態およびその変形例について具体的に説明したが、本技術は、上述の実施形態およびその変形例に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述の実施形態およびその変形例において挙げた構成、方法、工程、形状、材料および数値等はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる構成、方法、工程、形状、材料および数値等を用いてもよい。また、化合物等の化学式は代表的なものであって、同じ化合物の一般名称であれば、記載された価数等に限定されない。また、上述の実施形態およびその変形例の構成、方法、工程、形状、材料および数値等は、本開示の主旨を逸脱しない限り、互いに組み合わせることが可能である。
(実験例1)
本発明者らは、主に磁性層の凹部深さや個数、バック層の凸部の高さや個数などの関係に基づいて、磁気記録テープの評価を行った。
以下表1に示される実施例1〜14及び比較例1〜8の磁気記録テープを製造した。これらの磁気記録テープの配向度の調整は、以下の通りに行われた。すなわち、ベースフィルム層として、長尺状を有し且つ平均厚み4.0μmのPENフィルムを用意した。当該PENフィルム上に非磁性層(下地層)形成用塗料を塗布し、乾燥させて、PENフィルム上に平均厚み1.0μm〜1.1μmの非磁性層を形成した。当該非磁性層上に磁性層形成用塗料を塗布し、乾燥させることにより、非磁性層上に下記表1に示される平均厚みを有する磁性層を形成した。磁性層形成用塗料の乾燥の際に、ソレノイドコイルにより、磁性粉をPENフィルムの厚み方向に磁場配向させて、各磁気記録テープの配向度が以下表1に示される値へと調整され。
以下表1に示す実施例及び比較例のいずれの磁気記録テープも、5.6μmの厚みを有するものであった。
各実施例、各比較例のテープ構成(磁性層の厚み、垂直配向度、長手配向度、磁性粉の形状、フェライト以外に含有する元素の種類)、および、その評価について「表1」にまとめた。
本実験例におけるテープの特性評価は、5回目走行時のヘッド動摩擦係数に対して1000回目走行時の動摩擦係数を測定し、後者の動摩擦係数が前者の動摩擦係数に対してどの程度上昇したかによって評価した。なお、数値の少ない方がテープの摩擦がより抑制でき、良好であることを示している。摩擦測定は、LTO規格のヘッドに対する当たり角度(テープの侵入角度)を5.6°に設定し、荷重60gf、摺動距離60mm、テープ走行速度10mm/秒で行った。
SNR評価は、ループテスター(Microphysics社製)を用いて、各実施例、比較例に係る磁気記録テープの再生信号を取得することにより行った。信号取得条件は、head:GMRヘッド、速度:2m/s、シグナル:単一記録周波数(10MHz)、記録電流:最適記録電流とした。再生信号をスペクトラムアナライザによりスパン(SPAN)0〜20MHz(resolution band width=100kHz、VBW=30kHz)で取り込んだ。次に取り込んだスペクトルの信号量をSとするとともに、ピークを除いたfroor noizeを積算して雑音量Nとし、信号量Sと雑音量Nの比をSNR(Signal-to-Noise Ratio)として求めた。
次に、求めたSNRを対照例としての実施例1のSNRを基準とした相対値(dB)に変換した。このように求めたSNR(dB)を用いて、電磁変換特性の良否を判定した。評価は0.5dB以上の値を合格とし、0.5〜1.0dB未満をBランク、1.0dB以上をAランクとし、0.5dB未満は不合格(Cランク)とした。
この実験例1においては、磁性層の凹部の深さ、特に、磁性層の厚みに対する凹部の深さの割合が重要な要素であることがわかった。特に、磁性層の厚みに対する深さが15%以上である凹部の摩擦力上昇抑制への貢献が大きく、さらに、同深さが20%以上である凹部の同貢献がより大きいことがわかった。特に、後者の深さ20%以上の凹部の貢献が大きいことも分かった。転写で用いたバック層に形成した凸部は60nm以上の場合、その好適な個数は30以上であることも判明した。同深さが15%以上である凹部の個数は、6400μm当たり好ましくは100個以上であり、より好ましくは110個以上であり、特に好ましくは120個以上である。また、同深さが20%以上である凹部の個数は、6400μm当たり好ましくは30個以上であり、より好ましくは55個以上、特に好ましくは60個以上である。
磁性層が垂直配向された場合、具体的には、垂直配向度60%以上(反磁界補正なし)、長手配向度25%以上の実施例1〜14のすべてで、ヘッド動摩擦係数の上昇の抑制ができ、またSNR特性の判定評価もよかった(B評価以上)。
(実験例2)
次に、非接触光学式干渉粗度測定器(菱化システム社製、製品名:VertScan)を用いて磁性層表面についての測定実験を行った。本測定において対物レンズの倍率は50倍とした。本測定で使用したテープサンプルは、実施例1、5、8、比較例6、7、8(測定場所違いで二つ、比較例8-1、8-2)である。
本実験例2では、磁性層表面の粗度をそれぞれSsk 値(スキューネス、偏り度)、Sku値(クルトシス、尖り度)により得た。Ssk値は、高さ分布の対称性を表す値で、Ssk 値=0の場合は高さ分布が上下に対象であること、同値>0の場合は細かい山が多い表面であること、同値<0の場合は細かい谷が多い表面であることを示している。一方のSku値は、Sku値=3の場合は、高さ分布が正規分布であること、Sku値>3の場合は表面に鋭い山や谷が多いこと、Sku値<3の場合は、表面が平坦であることを示している。次の表2に、本実験例2の測定結果を示す。
磁性層表面について。
この表2に示されているように、実施例1、5、8のSsk 値は、いずれもマイナスの値となっており、細かい谷が多い状態になっていることを検証することができた。このようにSsk値がマイナス(<0)になる表面を備える磁性層表面の構成は、本技術における特徴と言うことができる。すなわち、本技術において、磁性層表面の非接触光学式干渉粗度測定によるSsk値がマイナス値あってよい。すなわち、磁性層表面に微小な凹部が均一に形成されていることを示すデータと言える。一方、比較例6、7、8-1、8-2では、Ssk 値がおおむねプラス側の数値になっており、凹部形成が良好でなかったことがわかった。
一方のSku値で見た場合、実施例1、5、8では4以上の値を示しており、表面に鋭い山や谷が多いことが、比較例の数値と比較しても理解できる。すなわち、Sku値で評価しても、磁性面の凹部形成状態は実施例の方が良好であったと評価できる。
(実験例3)
原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope:略称AFM、Degital Instruments社製、NanoScopeIIIa) を用いて、磁性層表面の拡大観察を行った。
図12の図面代用写真は、(a)写真は、転写工程を行わなかった場合の磁性層表面の原子間力顕微鏡写真、(b)写真は、転写工程を行った場合の磁性層表面の原子間力顕微鏡写真である。なお、本実験では、転写工程は、平均粒径が20nmであるカーボン小粒径粒子80質量%、平均粒径が270nmであるカーボン大粒径粒子20質量%で、バック層に凸部を形成して行った。
これらの二つの写真を比較すると、バック層において、1回だけの転写工程でも磁性層面に凹部が有効に形成され、磁性層の表面に凹部が一層広く均一に多数形成されることを確認できた(図12(b)写真参照)。
なお、写真(b)において、濃い小さなスポット部分が凹部に相当している。1回転写された磁性層表面の凹部の個数をカウントしたところ、磁性層凹部の深さ:13nm以上が219個、同深さ:15nm以上が152個、同深さ:17nm以上が106個の結果であった(すべて80μm×80μm=6,400μmの面積当たり)。なお、本実験で使用したテープの磁性層の厚みは85nmであったので、深さ13nmは磁性層の厚みに対して15.9%、深さ15nmは磁性層の厚みに対して17.6%、深さ17nmが磁性層の厚みに対して20%に相当する。
(実験例4)
上記実験例1において用いたベース層よりも薄いベース層を用いたこと以外は同じ方法にて、実施例1〜14にそれぞれ対応する実施例2−1〜2−14の磁気記録テープを作成した。実施例2−1〜2−14の磁気記録テープの全厚はいずれも4.6μmであった。
これらについて実験例1に記載された評価を同じ評価を行った。その結果、実験例1と同様の結果が得られた。すなわち、実施例2−1〜2−14の磁気記録テープのヘッド動摩擦係数はいずれも実施例1−14と同程度に低く、且つ、SNRがいずれもA評価であった。従って、本技術の効果は、磁気記録テープの全厚が4.6μmであっても奏されることが分かる。
(実験例5)
以下の表3に示されるとおりの実施例3−1〜3−9の磁気記録テープを製造した。これらの磁気記録テープの製造方法を以下に記載する。
[実施例3−1]
磁性塗料の配向工程において、垂直配向用ソレノイドの磁束密度を上げて、さらに乾燥時間を調整すること以外は実施例1と同様にして磁気記録テープを得た。
[実施例3−2]
磁性塗料のサンドミルでの分散時間を伸ばし塗料分散状態をよくしたものを用い、磁性塗料の配向工程では垂直配向用ソレノイドの磁束密度を上げること以外は実施例1と同様にして磁気記録テープを得た。
[実施例3−3]
磁性塗料のサンドミルでの分散時間を伸ばし塗料分散状態をよくしたものを用い、磁性塗料の配向工程では垂直配向用ソレノイドの磁束密度を上げて、さらに乾燥時間を調整すること以外は実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例3−4]
六角板状バリウムフェライト(BaFe1219)粒子の粉末を 粒子体積1950nmのものから、粒子体積1600nmに変えた以外は、実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例3−5]
六角板状バリウムフェライト(BaFe1219)粒子の粉末を粒子体積1950nmのものから、粒子体積1300nmに変えた以外は、実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例3−6]
磁性層の平均厚み80nmを60nmにした以外は実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例3−7]
磁性層の平均厚み80nmを40nmにした以外は実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例3−8]
六角板状バリウムフェライト(BaFe1219)粒子の粉末を 粒子体積1950nmのものから、粒子体積2800nmに変えた以外は、実施例1と同様にして磁気テープを得た。
[実施例3−9]
六角板状バリウムフェライト(BaFe1219)粒子の粉末を 粒子体積1950nmのものから、粒子体積2500nmに変えた以外は、実施例1と同様にして磁気テープを得た。
これらの磁気記録テープについて、実験例1で述べたとおりの評価を行った。評価結果を以下の表3に示す。表3に示されるとおり、いずれの実施例においても、実験例1と同様の結果が得られた。すなわち、実施例3−1〜3−9の磁気記録テープのヘッド動摩擦係数はいずれも実施例1と同程度に低く、且つ、SNRがいずれもA評価であった。
また、表3に示されるとおり、磁性粉の粒子体積を表3に示されるとおり変更しても、良好な結果が得られることが分かる。磁性粉の粒子体積は、好ましくは1000nm〜3000nmであり、より好ましくは1200nm〜2800nmでありうる。
T: 磁気記録テープ
1: 磁性層
1a: 磁性層の表面
2: 非磁性層(中間層又は下地層)
3: ベースフィルム層
4: バック層
4a: バック層の表面
5: テープカートリッジ
11: (磁性層の)凹部
41: (バック層)の凸部(突起部)
51:カートリッジケース
R1、R2 ロール

Claims (22)

  1. 磁性層を少なくとも含む複層構造を備えるテープであり、
    該テープの全厚が5.6μm以下であり、
    前記磁性層は磁性粒子を有し、該磁性粒子は垂直配向されており、反磁界補正なし条件で測定した垂直配向度が65%以上であり、且つ、垂直方向の配向度と長手方向の配向度との比が1.86以上であり、
    前記磁性層に、深さが当該磁性層の厚みの20%以上である凹部が複数形成されており、且つ、当該凹部の個数が、前記磁性層の6,400μmの表面積あたり55個以上101個以下である、
    磁気記録テープ。
  2. 前記磁性層に、深さが当該磁性層の厚みの15%以上である凹部が複数形成されており、且つ、前記磁性層の6,400μmの表面積あたりの前記凹部の個数が120個以上158個以下である、請求項1記載の磁気記録テープ。
  3. 前記磁性層表面の非接触光学式干渉粗度測定によるSsk値がマイナス値である、請求項1又は2に記載の磁気記録テープ。
  4. 前記テープは、磁気ヘッドを介した記録又は再生時において4m/秒以上で走行するテープである、請求項1〜3のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  5. 最上層の磁性層に設けられた前記凹部は、最下層に設けられたバック層の表面に形成された凸部を押し付けることによって形成された、請求項1〜4のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  6. テープ走行時に磁気記録ヘッドに対向する側から順に、磁性層、非磁性層、ベースフィルム層、バック層を備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  7. 前記テープの全厚が5.0μm以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  8. 前記テープの全厚が4.8μm以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  9. 前記テープの全厚が4.6μm以下である、請求項1〜6のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  10. 前記非磁性層の平均厚みが0.6μm以上、2.0μm以下である、請求項6に記載の磁気記録テープ。
  11. 前記非磁性層の平均厚みが0.8μm以上、1.4μm以下である、請求項6に記載の磁気記録テープ。
  12. 前記垂直配向度が70%以上である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  13. 前記垂直配向度が75%以上である、請求項1〜11のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  14. 前記磁性粒子は、六方晶フェライト、バリウムフェライト(BaFe)、Coフェライト、ストロンチウムフェライト、及びイプシロン型酸化鉄(ε酸化鉄)のいずれかである、請求項1〜13のいずれか一項に記載の磁気記録媒体。
  15. テープ走行時に磁気記録ヘッドに対向する側から順に、磁性層、非磁性層、ベースフィルム層、バック層を備えるテープであって、
    前記磁性層は六方晶フェライト、バリウムフェライト(BaFe)、Coフェライト、ストロンチウムフェライト、及びイプシロン型酸化鉄(ε酸化鉄)のいずれかである磁性粒子を有し、
    該テープの全厚が5.6μm以下であって、
    前記磁性層の表面に凹部が複数配設されており、
    前記凹部の深さD1を前記磁性層の厚さD2で除した値が15%以上であり、
    前記磁性層の垂直方向の配向度と長手方向の配向度との比が1.86以上であり、且つ、
    前記磁性層表面の非接触光学式干渉粗度測定によるSsk値がマイナス値である、
    磁気記録テープ。
  16. 前記凹部の深さD1が、7.8nm以上である、請求項15に記載の磁気記録テープ。
  17. 前記磁性層の厚みが89nm以下である、請求項15又は16に記載の磁気記録テープ。
  18. 前記テープは、磁気ヘッドを介した記録又は再生時において4m/秒以上で走行するテープである、請求項15〜17のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  19. 前記テープの全厚が5.0μm以下である、請求項15〜18のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  20. 前記テープの全厚が4.8μm以下である、請求項15〜18のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  21. 前記テープの全厚が4.6μm以下である、請求項15〜18のいずれか一項に記載の磁気記録テープ。
  22. 請求項1乃至21のいずれかひとつに記載の磁気記録テープがリールに巻き付けられた状態でケースに収容された構成である、磁気記録テープカートリッジ。

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