JP7097834B2 - 磁気テープ装置 - Google Patents
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Description
非磁性支持体と、強磁性粉末および結合剤を含む磁性層と、を有する磁気テープであって、
上記磁性層は、タイミングベースサーボパターンを有し、
上記タイミングベースサーボパターンの磁気力顕微鏡観察により特定されるエッジ形状は、磁気テープの長手方向における理想形状からの位置ずれ幅の累積分布関数99.9%の値L99.9と上記累積分布関数0.1%の値L0.1との差分(L99.9-L0.1)が180nm以下である形状であり、かつ
上記磁性層の表面ゼータ電位の等電点は5.5以上である、磁気テープ、
に関する。
磁気テープと、
読取素子ユニットと、
抽出部と、
を含み、
上記磁気テープは、上記の本発明の一態様にかかる磁気テープであり、
上記読取素子ユニットは、
上記磁気テープに含まれるトラック領域のうちの読取対象トラックを含む特定トラック領域からデータを各々読み取る複数の読取素子を有し、
上記抽出部は、上記読取素子毎の読取結果の各々に対して波形等化処理を施すことにより、上記読取結果から、上記読取対象トラックに由来するデータを抽出する、磁気テープ装置、
に関する。
これに対し、複数の読取素子を利用し、磁気テープに含まれるトラック領域のうちの読取対象トラックを含む特定トラック領域からデータを各々読み取り、かつ、読取素子毎の読取結果の各々に対して波形等化処理を施すことにより、上記読取結果から上記読取対象トラックに由来するデータを抽出すれば、読取対象トラックから単一の読取素子のみによってデータが読み取られる場合に比べ、読取対象トラックから読み取られるデータの再生品質を高めることができる。その結果、良好な再生品質を確保できるずれ量(トラックオフセット量)の許容量を大きくすることができる。
ただし、読取素子と読取対象トラックとの相対位置の変動(以下、「相対位置変動」という。)が大きいと、複数の読取素子毎の読取結果の各々に対して施される波形等化処理が、必ずしも各読取結果に対する最適な波形等化処理とは言えない場合がある。例えば、2次元FIRフィルタにより施される波形等化処理が、必ずしも各読取結果に対する最適な波形等化処理とは言えない場合がある。これに対し、上記の相対位置変動を抑制することができれば、複数の読取素子により読み取られた読取結果の各々に対して、より適した波形等化処理を施すことが可能となる。その結果、上記の波形等化処理が施されて抽出された読取対象トラックに由来するデータについて良好な再生品質を確保できるずれ量の許容量を大きくすることができる。この点に関して、本発明の一態様にかかる磁気テープにおいて、磁性層の表面ゼータ電位の等電点が5.5以上であることは、磁気テープと読取素子との接触状態を安定化させることにつながると考えられる。このことが、上記の相対位置変動を抑制することに寄与すると推察される。この点については更に後述する。
また、サーボパターンが設計形状(例えば、詳細を後述する理想形状)により近い形状で形成されているほど、読取素子が走行している位置を特定する精度はより高まる。このことも、良好な再生品質を確保できるずれ量(トラックオフセット量)の許容量を大きくすることにつながる。上記の点に関して、上記差分(L99.9-L0.1)は、サーボパターン(タイミングベースサーボパターン)の形状に関する指標である。詳細は後述する。
以上のように、良好な再生品質を確保できるずれ量の許容量を大きくできることは、トラックマージン(記録トラック幅-再生素子幅)を小さくしても良好な再生品質(例えば高SNR、低エラーレート等)での再生を可能にすることに寄与し得る。そしてトラックマージンを小さくできることは、記録トラック幅を小さくして磁気テープの幅方向に配置可能な記録トラック数を増すこと、即ち高容量化に寄与し得る。
一例として図1に示すように、磁気テープ装置10は、磁気テープカートリッジ12、搬送装置14、読取ヘッド16、および制御装置18を備えている。
また、上記磁気テープ装置は、磁気テープに記録されたデータの読み取り(再生)を行うことができ、更に、磁気テープへのデータの記録を行うための構成を有することもできる。
次に、本発明の一態様にかかる磁気テープの詳細について説明する。
本発明および本明細書における「タイミングベースサーボパターン」とは、タイミングベースサーボシステムにおけるヘッドトラッキングが可能なサーボパターンをいう。タイミングベースサーボシステムにおけるヘッドトラッキングが可能なサーボパターンは、サーボパターンを形成するためのヘッドであるサーボライトヘッド(servo write head)により、磁性層に二種以上の異なる形状の複数のサーボパターンとして形成される。一例では、二種以上の異なる形状の複数のサーボパターンが、同種の形状の複数のサーボパターンごとに連続して一定の間隔をもって配置される。他の一例では、異なる種類のサーボパターンが交互に配置される。なおサーボパターンが同種の形状であることに関しては、サーボパターンのエッジ形状の位置ずれは不問とする。タイミングベースサーボシステムにおけるヘッドトラッキングが可能なサーボパターンの形状およびサーボバンド上での配置は公知であり、具体的態様は後述する。以下、タイミングベースサーボパターンを、単にサーボパターンとも記載する。本発明および本明細書において、タイミングベースサーボパターンの磁気力顕微鏡観察により特定されるエッジ形状は、データ(情報)を記録する際の磁気テープ走行方向(以下、単に「走行方向」とも記載する。)に対して下流側に位置するエッジ(端辺)の形状とする。
以下では、磁気テープの幅方向の一方から他方に向かって連続的に延び、磁気テープの幅方向に対して角度αで傾斜した直線状サーボパターンを主に例に取り説明する。上記の角度αとは、データ(情報)を記録する際の磁気テープの走行方向に対して下流側に位置するサーボパターンのエッジのテープ幅方向の端部2箇所を結ぶ線分と磁気テープの幅方向とのなす角度をいうものとする。この点を含め、以下に更に説明する。
サーボパターンが形成された磁気テープの磁性層表面を磁気力顕微鏡(MFM;Magnetic Force Microscope)で観察する。測定範囲は、サーボパターンが5本含まれる範囲とする。例えば、LTO Ultriumフォーマットテープでは、測定範囲を90μm×90μmとすることにより、AバーストまたはBバーストの5本のサーボパターンを観察することができる。測定範囲を100nmピッチで測定(粗測定)することによりサーボパターン(磁化領域)を抽出する。なお本発明および本明細書において、磁性層表面との語は、磁気テープの磁性層側表面と同義で用いるものとする。
その後、サーボパターンの、走行方向に対して下流側に位置するエッジにおいて磁化領域と非磁化領域との境界を検出するために、上記境界近傍において5nmピッチで測定を行い磁気プロファイルを得る。得られた磁気プロファイルが、磁気テープの幅方向に対して角度α傾斜している場合には、解析ソフトにより磁気テープ幅方向に沿うように(α=0°となるように)回転補正する。その後、解析ソフトにより、5nmピッチで測定された各プロファイルのピーク値の位置座標を算出する。このピーク値の位置座標は、磁化領域と非磁化領域との境界の位置を示している。位置座標は、例えば、走行方向をx座標、幅方向をy座標とするxy座標系により特定される。
理想形状が直線であって直線上のある位置の位置座標が(x,y)=(a,b)である場合を例に取ると、実際に求められたエッジ形状(上記境界の位置座標)が理想形状と一致していたならば、算出される位置座標は、(x,y)=(a,b)となる。この場合、位置ずれ幅はゼロである。これに対し、実際に求められたエッジ形状が理想形状からずれていたならば、上記境界のy=bの位置のx座標は、x=a+cまたはx=a―cとなる。x=a+cとは、例えば走行方向に対して上流側に幅cずれている場合であり、x=a-cとは、例えば走行方向に対して下流側に幅c(即ち上流側を基準にすると-c)ずれている場合である。ここでcが、位置ずれ幅である。即ち、理想形状からのx座標の位置ずれ幅の絶対値が、磁気テープの長手方向における理想形状からの位置ずれ幅である。こうして、5nmピッチでの測定により求められた走行方向の下流側のエッジ各箇所での位置ずれ幅を求める。
各サーボパターンについて得られた値から、解析ソフトにより累積分布関数を得る。得られた累積分布関数から、累積分布関数99.9%の値L99.9と0.1%の値L0.1とを求め、求められた値から各サーボパターンについて差分(L99.9-L0.1)を求める。
以上の測定を、異なる3箇所の測定範囲で行う(測定数N=3)。
各サーボパターンについて得られた差分(L99.9-L0.1)の算術平均を、磁気テープについての上記の差分(L99.9-L0.1)と定義する。
テープ幅方向の一方から他方に向かって連続的に延びる直線状サーボパターンについて、エッジ形状の「理想形状」とは、直線状のサーボパターンの走行方向の下流側のエッジの端部2箇所を結ぶ線分の形状(直線形状)である。例えば図15に示した直線状サーボパターンについては、図16または図17中のL1で示した直線の形状である。一方、不連続に延びる直線状サーボパターンについては、理想形状とは、傾斜角度の変曲点がある形状については、傾斜角度が同じ部分の一端から他端を結ぶ線分の形状(直線形状)である。また、1箇所以上で途切れて延びている形状については、連続的に延びている各部分のそれぞれの一端から他端を結ぶ線分の形状(直線形状)である。例えば、図19に示すサーボパターンについては、e1とe2とを結ぶ線分、およびe2とe3とを結ぶ線分である。図20に示すサーボパターンについては、e4とe5とを結ぶ線分、およびe6とe7とを結ぶ線分である。図21に示すサーボパターンについては、e8とe9とを結ぶ線分、およびe10とe11とを結ぶ線分である。
また、上記解析ソフトとしては、市販の解析ソフト、または公知の演算式を組み込んだ解析ソフトを用いることができる。
以上の測定を、同じ磁気テープ(測定対象の磁気テープ)から切り出した異なるサンプルを用いて室温で合計3回行い、各回の測定において表面ゼータ電位がゼロになるときのpHを求める。電解液の粘度および比誘電率としては、室温での測定値を用いる。室温は、20~27℃の範囲とする。磁性層について、こうして求められた3つのpHの算術平均を、測定対象の磁気テープの磁性層の表面ゼータ電位の等電点とする。pH9の電解液としては、1mmol/LのKCl水溶液を、0.1mol/LのKOH水溶液を用いてpH9に調整したものを用いる。その他のpHの電解液は、こうして調整されたpH9の電解液を、0.1mol/LのHCl水溶液を用いてpH調整したものを用いる。上記方法によって測定される表面ゼータ電位の等電点は、磁性層の表面について求められる等電点である。
また、先に記載したように、サーボパターンが設計形状により近い形状で形成されていることも、良好な再生品質を確保できるずれ量(トラックオフセット量)の許容量を大きくすることにつながると考えられる。この点に関して、上記の差分(L99.9-L0.1)は、サーボパターンの形状に関する指標であって、この差分(L99.9-L0.1)が180nm以下であることも、良好な再生品質を確保できるずれ量(トラックオフセット量)の許容量を大きくすることに寄与すると本発明者らは考えている。磁性層に形成されるサーボパターンの形状については、サーボライトヘッドが磁場を印加して磁性層に形成しようとするサーボパターン(磁化領域)の形状と、実際に磁性層に形成されるサーボパターンの形状とのずれを抑制するための手段の1つとしては、サーボライトヘッドの能力を高めること、具体的には磁場(漏れ磁界)が大きなサーボライトヘッドを使用することが考えられる。また、サーボライトヘッドが磁性層表面と接触しながら磁性層に磁場を印加してサーボパターンを形成する際に、磁性層表面とサーボライトヘッドとの接触状態が不安定になることは、サーボライトヘッドが磁場を印加して磁性層に形成しようとするサーボパターン(磁化領域)の形状と、実際に磁性層に形成されるサーボパターンの形状とのずれが発生する原因になると、本発明者らは推察している。これに対し、表面ゼータ電位の等電点が5.5以上、即ち中性付近~塩基性のpH領域にある磁気テープでは、磁性層表面とサーボライトヘッドとが電気化学的に反応し難いこと、および/または、磁性層表面とサーボライトヘッドとが接触して磁性層表面が削れることにより発生した削れ屑がサーボライトヘッドに固着し難いこと、が、磁性層表面とサーボライトヘッドとの接触状態の安定性向上に寄与し、このことが設計形状により近い形状のサーボパターンを形成すること、即ち、上記の差分(L99.9-L0.1)を180nm以下にすること、につながると、本発明者らは考えている。
ただし、以上は本発明者らの推察であって、本発明を何ら限定するものではない。
上記磁気テープの磁性層の表面ゼータ電位の等電点は、5.5以上である。このことが、良好な再生品質を確保できるずれ量(トラックオフセット量)の許容量を大きくすることに寄与すると推察される。
磁性層の表面ゼータ電位の等電点は、詳細を後述するように、磁性層形成のために使用される成分の種類、磁性層の形成工程等によって制御することができる。制御の容易性等の観点からは、磁性層の表面ゼータ電位の等電点は、7.0以下であることが好ましく、6.7以下であることがより好ましく、6.5以下であることが更に好ましい。また、磁性層の表面ゼータ電位の等電点は、5.5以上であり、5.7以上であることが好ましく、6.0以上であることがより好ましい。
上記差分(L99.9-L0.1)は、180nm以下である。このことも、良好な再生品質を確保できるずれ量(トラックオフセット量)の許容量を大きくすることに寄与すると推察される。以上の観点からは、上記差分(L99.9-L0.1)は、170nm以下であることが好ましく、160nm以下であることがより好ましく、150nm以下であることが更に好ましい。また、上記差分(L99.9-L0.1)は、例えば、50nm以上、60nm以上、70nm以上、80nm以上、90nm以上または100nm以上であることができる。ただし、上記差分(L99.9-L0.1)の値が小さいほど、良好な再生品質を確保できるずれ量(トラックオフセット量)の許容量を大きくするうえで好ましいと考えられるため、上記差分(L99.9-L0.1)は上記で例示した下限を下回ってもよい。
(強磁性粉末)
磁性層は、強磁性粉末および結合剤を含む。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用いられる強磁性粉末として公知の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、強磁性粉末の平均粒子サイズは50nm以下であることが好ましく、45nm以下であることがより好ましく、40nm以下であることが更に好ましく、35nm以下であることが一層好ましく、30nm以下であることがより一層好ましく、25nm以下であることが更に一層好ましく、20nm以下であることがなお一層好ましい。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5nm以上であることが好ましく、8nm以上であることがより好ましく、10nm以上であることが更に好ましく、15nm以上であることが一層好ましく、20nm以上であることがより一層好ましい。
強磁性粉末の好ましい具体例としては、六方晶フェライト粉末を挙げることができる。六方晶フェライト粉末の詳細については、例えば、特開2011-225417号公報の段落0012~0030、特開2011-216149号公報の段落0134~0136、特開2012-204726号公報の段落0013~0030および特開2015-127985号公報の段落0029~0084を参照できる。
Hc=2Ku/Ms{1-[(kT/KuV)ln(At/0.693)]1/2}
[上記式中、Ku:異方性定数(単位:J/m3)、Ms:飽和磁化(単位:kA/m)、k:ボルツマン定数、T:絶対温度(単位:K)、V:活性化体積(単位:cm3)、A:スピン歳差周波数(単位:s-1)、t:磁界反転時間(単位:s)]
希土類原子表層部含有率/希土類原子バルク含有率>1.0
の比率を満たすことを意味する。後述の六方晶フェライト粉末の希土類原子含有率とは、希土類原子バルク含有率と同義である。これに対し、酸を用いる部分溶解は六方晶ストロンチウムフェライト粉末を構成する粒子の表層部を溶解するため、部分溶解により得られる溶解液中の希土類原子含有率とは、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を構成する粒子の表層部における希土類原子含有率である。希土類原子表層部含有率が、「希土類原子表層部含有率/希土類原子バルク含有率>1.0」の比率を満たすことは、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を構成する粒子において、希土類原子が表層部に偏在(即ち内部より多く存在)していることを意味する。本発明および本明細書における表層部とは、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を構成する粒子の表面から内部に向かう一部領域を意味する。
また、希土類原子表層部偏在性を有する六方晶ストロンチウムフェライト粉末を磁性層の強磁性粉末として用いることは、磁気ヘッドとの摺動によって磁性層表面が削れることを抑制することにも寄与すると推察される。即ち、磁気テープの走行耐久性の向上にも、希土類原子表層部偏在性を有する六方晶ストロンチウムフェライト粉末が寄与し得ると推察される。これは、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を構成する粒子の表面に希土類原子が偏在することが、粒子表面と磁性層に含まれる有機物質(例えば、結合剤および/または添加剤)との相互作用の向上に寄与し、その結果、磁性層の強度が向上するためではないかと推察される。
繰り返し再生における再生出力の低下をより一層抑制する観点および/または走行耐久性の更なる向上の観点からは、希土類原子含有率(バルク含有率)は、0.5~4.5原子%の範囲であることがより好ましく、1.0~4.5原子%の範囲であることが更に好ましく、1.5~4.5原子%の範囲であることが一層好ましい。
上記部分溶解とは、溶解終了時に液中に六方晶ストロンチウムフェライト粉末の残留が目視で確認できる程度に溶解することをいう。例えば、部分溶解により、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を構成する粒子について、粒子全体を100質量%として10~20質量%の領域を溶解することができる。一方、上記全溶解とは、溶解終了時に液中に六方晶ストロンチウムフェライト粉末の残留が目視で確認されない状態まで溶解することをいう。
上記部分溶解および表層部含有率の測定は、例えば、以下の方法により行われる。ただし、下記の試料粉末量等の溶解条件は例示であって、部分溶解および全溶解が可能な溶解条件を任意に採用できる。
試料粉末12mgおよび1mol/L塩酸10mlを入れた容器(例えばビーカー)を、設定温度70℃のホットプレート上で1時間保持する。得られた溶解液を0.1μmのメンブレンフィルタでろ過する。こうして得られたろ液の元素分析を誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)分析装置によって行う。こうして、鉄原子100原子%に対する希土類原子の表層部含有率を求めることができる。元素分析により複数種の希土類原子が検出された場合には、全希土類原子の合計含有率を、表層部含有率とする。この点は、バルク含有率の測定においても、同様である。
一方、上記全溶解およびバルク含有率の測定は、例えば、以下の方法により行われる。
試料粉末12mgおよび4mol/L塩酸10mlを入れた容器(例えばビーカー)を、設定温度80℃のホットプレート上で3時間保持する。その後は上記の部分溶解および表層部含有率の測定と同様に行い、鉄原子100原子%に対するバルク含有率を求めることができる。
強磁性粉末の好ましい具体例としては、強磁性金属粉末を挙げることもできる。強磁性金属粉末の詳細については、例えば特開2011-216149号公報の段落0137~0141および特開2005-251351号公報の段落0009~0023を参照できる。
強磁性粉末の好ましい具体例としては、ε-酸化鉄粉末を挙げることもできる。本発明および本明細書において、「ε-酸化鉄粉末」とは、X線回折分析によって、主相としてε-酸化鉄型の結晶構造が検出される強磁性粉末をいうものとする。例えば、X線回折分析によって得られるX線回折スペクトルにおいて最も高強度の回折ピークがε-酸化鉄型の結晶構造に帰属される場合、ε-酸化鉄型の結晶構造が主相として検出されたと判断するものとする。ε-酸化鉄粉末の製造方法としては、ゲーサイトから作製する方法、逆ミセル法等が知られている。上記製造方法は、いずれも公知である。また、Feの一部がGa、Co、Ti、Al、Rh等の置換原子によって置換されたε-酸化鉄粉末を製造する方法については、例えば、J. Jpn. Soc. Powder Metallurgy Vol. 61 Supplement, No. S1, pp. S280-S284、J. Mater. Chem. C, 2013, 1, pp.5200-5206等を参照できる。ただし、上記磁気テープの磁性層において強磁性粉末として使用可能なε-酸化鉄粉末の製造方法は、ここで挙げた方法に限定されない。
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。後述の実施例に示す平均粒子サイズは、特記しない限り、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を用いて測定された値である。本発明および本明細書において、粉末とは、複数の粒子の集合を意味する。例えば、強磁性粉末とは、複数の強磁性粒子の集合を意味する。また、複数の粒子の集合とは、集合を構成する粒子が直接接触している態様に限定されず、後述する結合剤、添加剤等が、粒子同士の間に介在している態様も包含される。粒子との語が、粉末を表すために用いられることもある。
(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。
上記磁気テープは塗布型の磁気テープであって、磁性層に結合剤を含む。結合剤とは、一種以上の樹脂である。結合剤としては、塗布型磁気記録媒体の結合剤として通常使用される各種樹脂を用いることができる。例えば、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。結合剤として使用される樹脂の平均分子量は、重量平均分子量として、例えば10,000以上200,000以下であることができる。本発明および本明細書における重量平均分子量とは、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)によって、下記測定条件により測定された値をポリスチレン換算して求められる値である。後述の実施例に示す結合剤の重量平均分子量は、下記測定条件によって測定された値をポリスチレン換算して求めた値である。
GPC装置:HLC-8120(東ソー社製)
カラム:TSK gel Multipore HXL-M(東ソー社製、7.8mmID(Inner Diameter)×30.0cm)
溶離液:テトラヒドロフラン(THF)
磁性層には、強磁性粉末および結合剤が含まれ、必要に応じて一種以上の添加剤が含まれていてもよい。添加剤としては、一例として、上記の硬化剤が挙げられる。また、磁性層に含まれる添加剤としては、非磁性粉末(例えば無機粉末、カーボンブラック等)、潤滑剤、分散剤、分散助剤、防黴剤、帯電防止剤、酸化防止剤等を挙げることができる。また、非磁性粉末としては、研磨剤として機能することができる非磁性粉末、磁性層表面に適度に突出する突起を形成する突起形成剤として機能することができる非磁性粉末(例えば非磁性コロイド粒子等)等が挙げられる。なお後述の実施例に示すコロイダルシリカ(シリカコロイド粒子)の平均粒子サイズは、特開2011-048878号公報の段落0015に平均粒径の測定方法として記載されている方法により求められた値である。添加剤は、所望の性質に応じて市販品を適宜選択して、または公知の方法で製造して、任意の量で使用することができる。研磨剤を含む磁性層に使用され得る添加剤の一例としては、特開2013-131285号公報の段落0012~0022に記載の分散剤を、研磨剤の分散性を向上させるための分散剤として挙げることができる。また、例えば潤滑剤については、特開2016-126817号公報の段落0030~0033、0035および0036を参照できる。非磁性層に潤滑剤が含まれていてもよい。非磁性層に含まれ得る潤滑剤については、特開2016-126817号公報の段落0030、0031、0034、0035および0036を参照できる。分散剤については、特開2012-133837号公報の段落0061および0071を参照できる。分散剤は、非磁性層に含まれていてもよい。非磁性層に含まれ得る分散剤については、特開2012-133837号公報の段落0061を参照できる。
次に非磁性層について説明する。上記磁気テープは、非磁性支持体上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および結合剤を含む非磁性層を有していてもよい。非磁性層に使用される非磁性粉末は、無機物質の粉末でも有機物質の粉末でもよい。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。
次に、非磁性支持体について説明する。非磁性支持体(以下、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、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、加熱処理等を行ってもよい。
上記磁気テープは、非磁性支持体の磁性層を有する表面側とは反対の表面側に、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、有さなくてもよい。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、任意に含まれ得る各種添加剤については、バックコート層に関する公知技術を適用することができ、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もできる。例えば、特開2006-331625号公報の段落0018~0020および米国特許第7,029,774号明細書の第4欄65行目~第5欄38行目の記載を、バックコート層について参照できる。
非磁性支持体の厚みは、好ましくは3.00~20.00μm、より好ましくは3.00~10.00μm、更に好ましくは3.00~6.00μmである。
(サーボパターンが形成される磁気テープの作製)
磁性層、バックコート層、および任意に設けられる非磁性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、塗布型磁気記録媒体を製造するために一般に使用される各種有機溶媒を用いることができる。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ことができる。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。各層形成用組成物の調製に用いられる成分は、どの工程の最初または途中で添加してもよい。また、個々の成分を2つ以上の工程で分割して添加してもよい。
交流磁場の印加は、磁性層形成用組成物の塗布層の表面に対して垂直に交流磁場が印加されるように、塗布装置に磁石を配置して行うことができる。交流磁場の磁場強度は、例えば0.05~3.00T程度とすることができる。ただし、この範囲に限定されるものではない。本発明および本明細書における「垂直」とは、必ずしも厳密な意味の垂直のみを意味するものではなく、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。誤差の範囲とは、例えば、厳密な垂直±10°未満の範囲を意味することができる。
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14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15に示されている。タイミングベースサーボパターンの形状の具体例は、図15~図17および図19~図21に示されている。ただし、各図面に示す配置例および/または形状は例示であって、磁気テープ装置(ドライブ)の方式に応じた形状および配置で、サーボパターン、サーボバンドおよびデータバンドを形成し配置すればよい。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。
また、サーボバンドに情報を埋め込む方法としては、上記以外の方法を採用することも可能である。例えば、一対のサーボパターンの群の中から、所定の対を間引くことによって、所定のコードを記録するようにしてもよい。
本発明の一態様は、上記磁気テープを含む磁気テープカートリッジに関する。
本発明の一態様は、
上記磁気テープと、読取素子ユニットと、抽出部と、を含み、
上記読取素子ユニットは、上記磁気テープに含まれるトラック領域のうちの読取対象トラックを含む特定トラック領域からデータを各々読み取る複数の読取素子を有し、
上記抽出部は、上記読取素子毎の読取結果の各々に対して波形等化処理を施すことにより、上記読取結果から、上記読取対象トラックに由来するデータを抽出する、磁気テープ装置
に関する。かかる磁気テープ装置については、先に詳述した通りである。
以下に記載の「結合剤B」は、カネカ社製塩化ビニル共重合体(商品名:MR110、SO3K基含有塩化ビニル共重合体、SO3K基:0.07meq/g)である。
<実施例1>
(1)アルミナ分散物の調製
アルファ化率約65%、BET(Brunauer-Emmett-Teller)比表面積20m2/gのアルミナ粉末(住友化学社製HIT-80)100.0部に対し、2,3-ジヒドロキシナフタレン(東京化成社製)を3.0部、SO3Na基含有ポリエステルポリウレタン樹脂(東洋紡社製UR-4800(SO3Na基:0.08meq/g))の32%溶液(溶媒はメチルエチルケトンとトルエンの混合溶媒)を31.3部、溶媒としてメチルエチルケトンとシクロヘキサノン1:1(質量比)の混合溶媒570.0部を混合し、ジルコニアビーズの存在下で、ペイントシェーカーにより5時間分散させた。分散後、メッシュにより分散液とビーズとを分け、アルミナ分散物を得た。
(磁性液)
強磁性粉末 100.0部
(種類:六方晶バリウムフェライト粉末、活性化体積:表1参照)
結合剤(種類:表1参照) 表1参照
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)
上記(1)で調製したアルミナ分散物 6.0部
(シリカゾル(突起形成剤液))
コロイダルシリカ(平均粒子サイズ:120nm) 2.0部
メチルエチルケトン 1.4部
(その他成分)
ステアリン酸 2.0部
ステアリン酸アミド 0.2部
ブチルステアレート 2.0部
ポリイソシアネート(東ソー社製コロネート(登録商標)) 2.5部
(仕上げ添加溶媒)
シクロヘキサノン 200.0部
メチルエチルケトン 200.0部
非磁性無機粉末:α-酸化鉄 100.0部
平均粒子サイズ(平均長軸長):0.15μm
平均針状比:7
BET比表面積:52m2/g
カーボンブラック 20.0部
平均粒子サイズ:20nm
結合剤A 18.0部
ステアリン酸 2.0部
ステアリン酸アミド 0.2部
ブチルステアレート 2.0部
シクロヘキサノン 300.0部
メチルエチルケトン 300.0部
非磁性無機粉末:α-酸化鉄 80.0部
平均粒子サイズ(平均長軸長):0.15μm
平均針状比:7
BET比表面積:52m2/g
カーボンブラック 20.0部
平均粒子サイズ:20nm
塩化ビニル共重合体 13.0部
スルホン酸塩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
メチルエチルケトン 155.0部
ポリイソシアネート 5.0部
シクロヘキサノン 355.0部
磁性層形成用組成物を、以下の方法により調製した。
上記磁性液を、各成分をバッチ式縦型サンドミルを用いて24時間分散(ビーズ分散)することにより調製した。分散ビーズとしては、ビーズ径0.5mmのジルコニアビーズを使用した。
上記サンドミルを用いて、調製した磁性液、上記研磨剤液、ならびに他の成分(シリカゾル、その他成分および仕上げ添加溶媒)を混合し5分間ビーズ分散した後、バッチ型超音波装置(20kHz、300W)で0.5分間処理(超音波分散)を行った。その後、0.5μmの孔径を有するフィルタを用いてろ過を行い磁性層形成用組成物を調製した。
非磁性層形成用組成物を、以下の方法により調製した。
潤滑剤(ステアリン酸、ステアリン酸アミドおよびブチルステアレート)、シクロヘキサノンおよびメチルエチルケトンを除いた各成分を、バッチ式縦型サンドミルを用いて24時間分散して分散液を得た。分散ビーズとしては、ビーズ径0.5mmのジルコニアビーズを使用した。その後、得られた分散液に残りの成分を添加し、ディゾルバーで撹拌した。こうして得られた分散液を0.5μmの孔径を有するフィルタを用いてろ過し非磁性層形成用組成物を調製した。
バックコート層形成用組成物を、以下の方法により調製した。
ポリイソシアネートおよびシクロヘキサノンを除いた各成分をオープンニーダにより混練および希釈した後、横型ビーズミル分散機により、ビーズ径1mmのジルコニアビーズを用い、ビーズ充填率80体積%およびローター先端周速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。その後、得られた分散液に残りの成分を添加し、ディゾルバーで撹拌した。こうして得られた分散液を1μmの孔径を有するフィルタを用いてろ過しバックコート層形成用組成物を調製した。
厚み5.00μmの二軸延伸ポリエチレンナフタレート製支持体の表面上に、乾燥後の厚みが1.00μmとなるように上記(5)で調製した非磁性層形成用組成物を塗布および乾燥させて非磁性層を形成した。
次いで、交流磁場印加用の磁石を配置した塗布装置において、非磁性層の表面上に乾燥後の厚みが0.10μmとなるように上記(5)で調製した磁性層形成用組成物を、交流磁場(磁場強度:0.15T)を印加しながら塗布して塗布層を形成した。交流磁場の印加は、塗布層の表面に対して垂直に交流磁場が印加されるように行った。その後、磁性層形成用組成物の塗布層が湿潤(未乾燥)状態にあるうちに、磁場強度0.30Tの直流磁場を塗布層の表面に対し垂直方向に印加して垂直配向処理を行った。その後、乾燥させて磁性層を形成した。
その後、上記ポリエチレンナフタレート製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、乾燥後の厚みが0.50μmとなるように上記(5)で調製したバックコート層形成用組成物を塗布および乾燥させてバックコート層を形成した。
こうして得られた磁気テープを1/2インチ(0.0127メートル)幅にスリットした後、磁性層形成用組成物の塗布層表面のバーニッシュ処理およびワイピング処理を行った。バーニッシュ処理およびワイピング処理は、特開平6-52544号公報の図1に記載の構成の処理装置において、研磨テープとして市販の研磨テープ(富士フイルム社製商品名MA22000、研磨剤:ダイヤモンド/Cr2O3/ベンガラ)を使用し、研削用ブレードとして市販のサファイヤブレード(京セラ社製、幅5mm、長さ35mm、先端角度60度)を使用し、ワイピング材として市販のワイピング材(クラレ社製商品名WRP736)を使用して行った。処理条件は、特開平6-52544号公報の実施例12における処理条件を採用した。
上記バーニッシュ処理およびワイピング処理後、金属ロールのみから構成されるカレンダロールで、速度80m/分、線圧300kg/cm(294kN/m)、カレンダ温度(カレンダロールの表面温度)100℃にてカレンダ処理(表面平滑化処理)を行った。
その後、雰囲気温度70℃の環境で36時間加熱処理(硬化処理)を行い、磁気テープを得た。
得られた磁気テープの磁性層を消磁した状態で、サーボライターに搭載されたサーボライトヘッド(漏れ磁界:247kA/m)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(タイミングベースサーボパターン)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実施例1の磁気テープを得た。
表1に示すように各種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。
磁気テープの作製方法については、表1に示されているように、実施例2~6では、実施例1と同様の磁気テープ作製方法を実施した。即ち、実施例1と同じく磁性層形成用組成物の塗布中に交流磁場の印加を行い、かつ磁性層形成用組成物の塗布層に対してバーニッシュ処理およびワイピング処理を行った。
これに対し、比較例1~4、7および8では、磁性層形成用組成物の塗布中に交流磁場の印加を行わず、かつ磁性層形成用組成物の塗布層に対してバーニッシュ処理およびワイピング処理を行わなかった点以外、実施例1と同様の磁気テープ作製方法を実施した。
比較例5では、磁性層形成用組成物の塗布層に対してバーニッシュ処理およびワイピング処理を行わなかった点以外、実施例1と同様の磁気テープ作製方法を実施した。
比較例6では、磁性層形成用組成物の塗布中に交流磁場の印加を行わなかった点以外、実施例1と同様の磁気テープ作製方法を実施した。
強磁性粉末として表1に示す活性化体積を有する六方晶バリウムフェライト粉末を使用し、表1に示すように各種条件を変更し、かつサーボライトヘッドとして漏れ磁界366kA/mのサーボライトヘッドを使用した点以外、実施例1と同様の方法で磁気テープを作製した。
(1)磁性層の表面ゼータ電位の等電点
実施例および比較例の各磁気テープから等電点測定用のサンプルを6つ切り出し、1回の測定において2つのサンプルを測定セル内に配置した。測定セル内では、測定セルの上下のサンプル台(それぞれサンプル設置面のサイズは1cm×2cm)に両面テープでサンプル設置面とサンプルのバックコート層表面とを貼り合わせた。こうして2つのサンプルを配置した後に測定セル内に電解液を流すと、測定セルの上下のサンプル台にそれぞれ貼り合わされた2つのサンプルの磁性層表面が電解液と接触するため、磁性層の表面ゼータ電位を測定することができる。このように1回の測定においてサンプルを2つ用いて、合計3回測定を行い、磁性層の表面ゼータ電位の等電点を求めた。3回の測定により得られた3つの値の算術平均を、各磁気テープの磁性層の表面ゼータ電位の等電点として、表1に示す。表面ゼータ電位測定装置としては、Anton Paar社製SurPASSを使用した。測定条件は、以下の通りとした。等電点を求める方法のその他詳細は、先に記載した通りである。
測定セル:可変ギャップセル (20mm×10mm)
測定モード:Streaming Current
ギャップ:約200μm
測定温度:室温
Ramp Target Pressure/Time:400000Pa(400mbar)/60秒
電解液:1mmol/LのKCl水溶液(pH9に調整)
pH調整液:0.1mol/LのHCl水溶液または0.1mol/LのKOH水溶液
測定pH:pH9→pH3(約0.5刻みで合計13測定点で測定)
実施例および比較例の各磁気テープについて、以下の方法により差分(L99.9-L0.1)を求めた。
磁気力顕微鏡としてBruker製Dimension 3100を周波数変調モードで使用し、プローブとしてNanoworld社製SSS-MFMR(公称曲率半径15nm)を使用して、サーボパターンを形成した磁気テープの磁性層表面の90μm×90μmの測定範囲で、100nmピッチで粗測定を行いサーボパターン(磁化領域)を抽出した。磁気力顕微鏡観察時の磁性層表面とプローブ先端との間の距離は、20nmとした。上記測定範囲には、LTO Ultriumフォーマットにしたがい形成されたAバーストの5本のサーボパターンが含まれるため、これら5本のサーボパターンが抽出された。
上記磁気力顕微鏡およびプローブを用いて、各サーボパターンの走行方向に対して下流側のエッジについて、磁化領域と非磁化領域との境界近傍を5nmピッチで測定し磁気プロファイルを得た。得られた磁気プロファイルは、角度α=12°で傾斜していたため、解析ソフトにより角度α=0°となるように回転補正を行った。
測定は、磁性層表面の異なる3箇所で行った。各測定範囲には、それぞれAバーストの5本のサーボパターンが含まれていた。
その後、解析ソフトを用いて先に記載した方法により差分(L99.9-L0.1)を求めた。解析ソフトとしては、MathWorks製MATLABを使用した。こうして求められた差分(L99.9-L0.1)を、表1に示す。
(1)実施例および比較例の各磁気テープの磁性層に対して、IBM社製TS1155テープドライブに搭載されている記録再生ヘッドを用いて、速度:6m/s、線記録密度:600kbpi(255bitPRBS)およびトラックピッチ:2μmの記録条件にて、データの記録を行った。上記の単位kbpiは、線記録密度の単位(SI単位系に換算不可)である。上記のPRBSは、Pseudo Random Bit Sequenceの略称である。
上記記録により、各磁気テープの磁性層に、2つの隣接トラックの間、即ち第1のノイズ混入源トラックと第2のノイズ混入源トラックとの間に、読取対象トラックが位置する特定トラック領域が形成される。
(2)近接した状態で配置された2つの読取素子を有する読取素子ユニットを用いてデータ読取を行うモデル実験として、以下のデータ読取を行った。以下のモデル実験では、磁性層表面と読取素子とが接触し摺動することによってデータ読取が行われた。
単一の読取素子を有する磁気ヘッドを、読取対象トラックのテープ幅方向の中心と読取素子のトラック幅方向の中心とが一致するように配置した状態で読取を開始し、1回目のデータ読取を行った。この1回目のデータ読取中、サーボ素子によってサーボパターンを読み取り、タイミングベースサーボ方式のトラッキングも行った。また、サーボパターン読取動作に同期して読取素子によりデータ読取動作が行われた。
次いで同一の磁気ヘッドをテープ幅方向(一方の隣接トラック側)に500nmずらして、2回目のデータ読取を1回目のデータ読取と同様に行った。上記の2回のデータ読取は、それぞれ再生素子幅:0.2μm、速度:4m/s、サンプリングレート:ビットレートの1.25倍の読取条件で行った。
1回目のデータ読取で得られた読取信号を等化器に入力し、1回目のデータ読取における磁気テープと磁気ヘッド(読取素子)との位置のずれ量に応じた波形等化処理を施した。この波形等化処理は、次のように行われる処理である。一定周期で形成されているサーボパターンをサーボ素子によって読み取ることにより得られた位置のずれ量から、読取素子と読取対象トラックとの重複領域と、読取素子と隣接トラックとの重複領域との比を特定する。この特定された比から演算式を用いて導出されたタップ係数を読取信号に対して畳み込み演算することにより、波形等化処理を行う。上記演算式は、EPR4(Extended Partial Response class4)を基本波形(ターゲット)とする演算式である。2回目のデータ読取で得られた読取信号についても、同様に波形等化処理を施した。
上記の波形等化処理が施された2つの読取信号の位相合わせ処理(2次元信号処理)を行うことにより、近接した状態で配置された2つの読取素子(読取素子ピッチ=500nm)を有する読取素子ユニットにより得られるであろう読取信号を得た。こうして得られた読取信号について、信号検出点でのSNRを算出した。
(3)上記の(2)を、1回目のデータ読取開始時の読取素子の位置を、読取対象トラックのテープ幅方向の中心から0.1μm間隔で第1のノイズ混入源トラック側および第2のノイズ混入源トラック側にそれぞれトラックオフセットさせながら繰り返し、トラック位置に対するSNRのエンベロープを得た。
実施例および比較例のそれぞれについて、上記の1回目のデータ読取結果のみ(即ち単一素子のみでのデータ読取結果)に関しても、SNRのエンベロープを得た。
(4)単一素子のみでのデータ読取結果に関して得られたSNRのエンベロープを参照エンベロープとし、参照エンベロープにおけるトラックセンターのSNRからSNRが-3dB低下したところを、SNR下限値として設定した。各エンベロープにおいて、この下限値以上で最大のトラックオフセット量を、許容可能トラックオフセット量とした。実施例および比較例のそれぞれについて、単一素子のみでの許容可能トラックオフセット量に対する許容可能トラックオフセット量の増加率を、「許容可能トラックオフセット量増加率」として求めた。
上記方法により求められる許容可能トラックオフセット量が大きいことは、トラックマージンを小さくしても良好な再生品質での再生を可能にするうえで有利である。この点から、許容トラックオフセット量増加率が20%以上であることは好ましい。
Claims (8)
- 磁気テープと、
読取素子ユニットと、
抽出部と、
を含み、
前記読取素子ユニットは、
前記磁気テープに含まれるトラック領域のうちの読取対象トラックを含む特定トラック領域からデータを各々読み取る複数の読取素子を有し、
前記抽出部は、2次元FIRフィルタを有し、
前記2次元FIRフィルタは、前記読取素子毎の読取結果の各々に対して波形等化処理を施すことにより得られた各結果を合成することによって、前記読取結果から前記読取対象トラックに由来するデータを抽出し、
前記磁気テープは、
非磁性支持体と、強磁性粉末および結合剤を含む磁性層と、を有する磁気テープであって、
前記磁性層は、タイミングベースサーボパターンを有し、
前記タイミングベースサーボパターンの磁気力顕微鏡観察により特定されるエッジ形状は、磁気テープの長手方向における理想形状からの位置ずれ幅の累積分布関数99.9%の値L99.9と前記累積分布関数0.1%の値L0.1との差分、L99.9-L0.1、が180nm以下である形状であり、かつ
前記磁性層の表面ゼータ電位の等電点は5.5以上である、磁気テープ装置。 - 前記等電点は5.5以上7.0以下である、請求項1に記載の磁気テープ装置。
- 前記結合剤は、酸性基を含む結合剤である、請求項1または2に記載の磁気テープ装置。
- 前記酸性基は、スルホン酸基およびその塩からなる群から選ばれる少なくとも一種の酸性基を含む、請求項3に記載の磁気テープ装置。
- 前記タイミングベースサーボパターンは、磁気テープの幅方向の一方から他方に向かって連続的に延び、かつ前記幅方向に対して角度αで傾斜した直線状サーボパターンであり、かつ
前記理想形状は、前記角度αの方向に延びる直線形状である、請求項1~4のいずれか1項に記載の磁気テープ装置。 - 前記差分、L99.9-L0.1、が100nm以上180nm以下である、請求項1~5のいずれか1項に記載の磁気テープ装置。
- 前記磁気テープは、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1~6のいずれか1項に記載の磁気テープ装置。
- 前記磁気テープは、前記非磁性支持体の前記磁性層を有する表面側とは反対の表面側に、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1~7のいずれか1項に記載の磁気テープ装置。
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