JP7200986B2 - 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
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Description
また、本技術は、上記同様に、テープの全厚が5.6μm以下である前記磁気記録テープに関して、ベース層の一方の面側に少なくとも磁性層を形成する工程と、前記磁性層の下層側に金属又はその酸化物からなり、所定膜厚範囲の蒸着膜層を形成する補強膜形成工程を少なくとも行って、上記同様のヤング率を満たす磁気記録テープを得る、磁気記録テープの製造方法を提供する。
(2)第一実施形態例の各層の構成について
(2-1)磁性層
(2-2)非磁性層
(2-3)ベース層
(2-4)蒸着膜層
(2-5)バック層
(3)第二実施形態である磁気記録テープの基本的な層構造について
(3-1)絶縁層
(4)本技術に係る磁気記録テープの製造方法の一例について
(4-1)塗料調製工程
(4-2)蒸着膜形成工程
(4-3)塗布工程
(4-4)配向工程
(4-5)カレンダー工程
(4-6)裁断工程
(4-7)組み込み工程
(4-8)検査工程
(4-9)出荷
図1は、本技術に係る磁気記録テープの第一実施形態例の基本的な層構造を示す図である。この図1に示す符号T1は、第一実施形態例の磁気記録テープ(以下、「テープT1」と称する)を表している。なお、本技術の磁気記録テープT1は、記録又は再生時のテープの速度が例えば4m/秒以上で高速走行されるものであってよい。すなわち、本技術の磁気記録テープT1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。このような高速走行が行われた場合、テープT1に加わるテンション(張力)が大きくなる。
(2-1)磁性層
上記基本層構成を備えるテープT1において、表層に位置する磁性層1が信号記録層として機能する。なお、近年、テープT1に対する記録容量を高めることが重要な課題になっている。このため、例えば、テープT1をより薄くして(テープ全厚を低減して)、テープカートリッジ製品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。なお、以下の本技術の説明において、テープT1(図1)についての説明に関して、該テープT2と共通する構成については、テープT2(図2)にも適用される。
磁性層1のテープ垂直方向の垂直配向度は、好ましくは60%以上であり、より好ましくは65%以上である。また、磁性層1のテープ長手方向の配向度に対するテープ垂直方向の垂直配向度の比は、例えば1.5以上であり、好ましくは1.8以上であり、より好ましくは1.85以上である。前記数値範囲内の垂直配向度及び/又は前記数値範囲内の比を有する磁気記録テープは、信頼性がより高い。
磁性層1の垂直方向の配向度は、以下のとおりに測定されてよい。
まず、テープT1から測定サンプルを切り出し、VSMを用いてテープT1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3)を払拭し、ベース層3及び蒸着膜層Aのみを残してバックグラウンド補正用サンプルを得る。VSMを用いて、当該バックグラウンド補正用サンプルの垂直方向(テープの垂直方向)に、当該バックグラウンド補正用サンプルのM-Hループを測定する。その後、測定サンプル全体のM-Hループから当該バックグラウンド補正用サンプルの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、垂直配向度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。
垂直配向度S1(%)=(Mr/Ms)×100
また、長手方向の配向度は、測定サンプル全体のM-Hループの測定及びバックグラウンド補正用サンプルのM-Hループの測定がテープの長手方向(走行方向)に測定されること以外は、垂直配向度と同様にして測定される。
CoxMyFe2OZ ・・・(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。
(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。)
CH3(CH2)pCOO(CH2)qCH3 ・・・(3)
(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。)
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、場合により、中間層や下地層とも称される場合もある。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目的、磁性層1の配向特性を高める目的などの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す。
次に、図1等に示されたベース層3は、テープT1の土台となる層としての機能を主に果たしている。ベース層3は、ベースフィルム層、基体、あるいは非磁性支持体とも称されることがある。ベース層3は、非磁性層2や該磁性層2の上層の磁性層1等を支持する非磁性の支持体として主に機能し、テープT1全体に剛性を付与している。該ベース層3は、可撓性を備える長尺のフィルム状をなしている。
図1、図2に示された蒸着膜層Aは、薄く形成されたテープT1、T2の剛性を飛躍的に高めるための補強膜層として機能する。より詳しくは、テープT1,T2の記録密度を高めるために、磁性層1のトラック幅をより細くしてトラック密度を高める一方で、テープカートリッジ製品1巻あたりのテープの記録容量を高める目的でテープ長をより長くするために、テープの厚みをより薄くする技術傾向が強まっている。
また、ベース層の厚みに対する蒸着膜層Aの厚みの比率(蒸着膜層の厚み/ベース層の厚み)は、好ましくは9%以上、より好ましくは10%以上である。これにより磁気記録テープの寸法安定性を高めることができる。また、当該比率は、テープ全厚の厚みが大きくなることを防ぐために、例えば18%以下、特には16%以下であってよい。
図1等に示されたバック層4は、テープT1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、テープT1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。
図2は、第二実施形態例である磁気記録テープの基本的な層構造を示している。この図2に示された符号T2は、第二実施形態例である磁気記録テープを示している。このテープT2の全厚は、第一実施形態例のテープ1(図1参照)と同様に高記録容量化された磁気記録テープとする観点から、5.6μm以下を前提とする。
第二実施形態であるテープT2では、ベース層3の磁性層1側の主面に、テープT1同様の構成及び方法により蒸着膜層Aを設けている。この構成では、磁性層1側の電気抵抗を下げないようにするために、該蒸着膜層Aと非磁性膜2の間に絶縁層Bを設ける工夫をしている。絶縁層Bを設けないと、磁性層1側の電気抵抗が下がりすぎて電流が流れやすくなり、記録又は再生時に磁気ヘッドを破壊する可能性が生じてしまうからである。
まず、上述の構成を有するテープT1、T2の製造方法の全体の基本工程例を、図3、図4を用いて説明する。
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。さらに、第二実施形態のテープT2を製造する場合は、絶縁材料と樹脂材料からなる組成により「絶縁層形成用塗料」を調製する。
例えば、「磁性層形成用塗料」については、例えば、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。
・バリウムフェライト(BaFe12O19)粒子の粉末(六角板状、アスペクト比2.8、粒子体積1950nm3):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OSO3K=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-Al2O3、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)
・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
次に、例えば、「非磁性層用塗料」の調製工程は、例えば、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。
・針状酸化鉄粉末:100質量部
(α-Fe2O3、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)
・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
バック層形成用塗料は、例えば、以下のようにして調製することができる。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する。
・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。
上記第二実施形態例のテープT2(図2参照)を製造する場合は、絶縁層形成用塗料を調製しておく。具体的には、以下の組成例を採用することができる。
・ポリエステル樹脂:1.0質量%
・シクロヘキサン:99.0質量%
例えば、ロールtoロール方式の真空蒸着装置を用いて、蒸着膜形成を行うことができる。該真空蒸着装置は、内部が高真空状態とされた真空室内に、冷却されながら回転する冷却スキャンと、この冷却スキャンと対向する位置に配された蒸着源とを備える。該蒸着源は、坩堝などの容器に金属材料が収容された構成である。ベース層3を構成するフィルムを、冷却スキャンを介して連続で走行させる構成となっている。電子ビーム発生源から加速出射された電子ビームを坩堝内に照射して、上記金属材料を加熱蒸発させる。この加熱蒸発させた金属材料が、冷却スキャンに沿って走行する前記フィルム上に蒸着されることによって蒸着膜層Aを形成することができる。
次に、調製してある非磁性層形成用塗料をベース層3の一方の主面に塗布して乾燥させることにより、例えば平均厚み1.0μm~1.1μmの非磁性層2を形成する。続いて、この非磁性層2上に、調製してある磁性層形成用塗料を塗布して、例えば平均厚み40nm~100nm磁性層1を形成する。そして、磁性層1を塗布により形成した後、この磁性層1について、次の配向工程を行ない、その直後に乾燥させる。そして、蒸着膜層Aの主面に、調製してあるバック層形成用塗料を塗布し、乾燥させる。
塗布形成された磁性層1を乾燥する前に、永久磁石を用いて、例えば、磁性層1中の磁性粉の磁場配向を行う。例えば、ソレノイドコイルにより、磁性層1中の磁性粉を垂直方向(即ち、テープ厚み方向)に磁場配向させる(垂直配向)。また、ソレノイドコイルにより、磁性粉をテープ走行方向(テープ長手方向)に磁場配向させるようにしてもよい。なお、磁性層1は、高記録密度化という点で、垂直配向が望ましいのであるが、場合によっては面内配向(長手配向)としてもよい。
配向度(角形比)は、例えばソレノイドコイルから出る磁界の強さ(例えば磁性粉の保持力の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、配向度を調整することができる。例えば、配向度を高くするために、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)における配向度を所望の値に設定することができる。
次に、カレンダー処理を行い、磁性層1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多段式のロール装置を用いて鏡面加工する工程である。対向する金属製ロールにテープT1又はT2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。
上述のようにして得られた幅広の磁気記録テープT1又はT2を、例えば、テープの品種の規格に合わせたテープ幅に裁断する。例えば、1/2インチ(12.65mm)幅に裁断し、所定のロールに巻き取る。これにより、目的のテープ幅を備える長尺状の磁気記録テープT1又はT2を得ることができる。この裁断工程で、必要な検査を行ってもよい。
所定の幅に裁断された磁気記録テープT(T1又はT2)を品種に合わせた所定の長さ切断し、図5に示したようなカートリッジテープ5の形態とする。具体的には、カートリッジケース51内に設けられたリール52に所定長の磁気記録テープを巻き付けて収容する。
最終の製品検査工程を経て、梱包を行い出荷する。検査工程では、例えば、電磁変換特性、走行耐久性等の出荷前検査により、磁気記録テープの品質確認を行う。
(1)テープの全厚が5.6μm以下であり、磁性層、非磁性層、ベース層、バック層を順に備え、非磁性層の下層側に金属又はその酸化物からなる蒸着膜層が設けられており、テープの縦方向ヤング率が14GPa以上で、かつテープ幅方向・ヤング率が15GPa以上である、磁気記録テープ。
(2)前記蒸着膜層は、ベース層とバック層の間に形成されている、(1)記載の磁気記録テープ。
(3)前記蒸着膜層の厚みが500nm以下である、(1)又は(2)記載の磁気記録テープ。
(4)TDS(温度、湿度)とTDS(張力)を合算して得られる合算TDSが300ppm未満である、(1)から(3)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(5)前記蒸着膜層は、コバルト、酸化アルミニウム、ケイ素、銅、クロムのいずれから一つ選択された材料から形成されている、(1)から(4)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(6)前記蒸着膜層は、テープの比抵抗値が4.1×10-6Ω・m以下となる蒸着密度である、(1)から(5)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(7)前記蒸着膜層は、前記ベース層の直上に形成されており、該蒸着膜層と前記非磁性層の間に絶縁層がさらに設けられている、(1)から(6)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(8)前記磁性層のトラック密度がテープ幅方向で1万本/inchインチ以上である、(1)から(7)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(9)テープの走行速度が4m/秒以上で走行される、(1)から(8)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(10)前記ベース層の厚みが3.6μm以下である、(1)から(9)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(11)前記蒸着膜層は、電子ビーム蒸着法により形成された、(1)から(10)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(12)
テープ垂直方向の垂直配向度が60%以上である、(1)から(11)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(13)
テープ長手方向の配向度に対するテープ垂直方向の垂直配向度の比が、1.8以上である、(1)から(12)のいずれか一つに記載の磁気記録テープ。
(14)上記(1)から(13)のいずれか一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。
(15)テープの全厚が5.6μm以下であり、ベース層の一方の面側に少なくとも磁性層を形成する工程と、前記磁性層の下層側に金属又はその酸化物からなる、膜厚350~500nmの蒸着膜を形成する蒸着膜層形成工程を少なくとも行って、前記テープの縦方向ヤング率が14GPa以上で、かつテープ幅方向ヤング率が15GPa以上である磁気記録テープを得る、磁気記録テープの製造方法。
(16)前記蒸着膜層形成工程は、電子ビーム蒸着法によって行われる、(15)に記載の磁気記録テープの製造方法。
実施例1~10及び比較例1~5の磁気記録テープのそれぞれについて、テープ長手方向とテープ幅方向のヤング率を測定し、合算TDS(温度TDS、湿度TDS、張力TDSを合算したTDS値)を算出し、SNR(dB)の評価を行い、且つ、蒸着密度を測定した。また、これら磁気記録テープのそれぞれについて、垂直方向及び長手方向の配向度も測定した。
・TDS(温度・湿度)ppm=(温度29℃湿度80%のテープ幅-温度10℃湿度10%のテープ幅)/(温度10℃湿度10%のテープ幅)・・・・・・(5)
・TDS(張力)ppm=(張力0.5Nのテープ幅-張力0.7Nのテープ幅)/(張力0.5Nのテープ幅)・・・・・・(6)
・TDS(合算)ppm=TDS(温度、湿度)ppm+TDS(張力)ppm・・・(7)
まず、各磁気記録テープから測定サンプルを切り出し、VSMを用いて当該テープの垂直方向(厚み方向)に、測定サンプル全体のM-Hループを測定した。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、磁性層、およびバック層)を払拭し、ベースフィルム層及び蒸着膜層のみを残してバックグラウンド補正用サンプルとした。VSMを用いて、当該バックグラウンド補正用サンプルの垂直方向(テープの垂直方向)に、当該バックグラウンド補正用サンプルのM-Hループを測定した。その後、測定サンプル全体のM-Hループから当該バックグラウンド補正用サンプルの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ループを得た。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、垂直配向度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。
垂直配向度S1(%)=(Mr/Ms)×100
また、長手方向の配向度は、測定サンプル全体のM-Hループの測定及びバックグラウンド補正用サンプルのM-Hループの測定がテープの長手方向(走行方向)に測定されたこと以外は、垂直配向度と同様にして測定された。
一方、比較例1~5の磁気記録テープはいずれも、テープの縦方向(テープ長手方向)のヤング率が14GPa未満であり且つテープ幅方向ヤング率が15GPa未満であった。また、比較例1から5の磁気記録テープはいずれも、TDS(合算)がいずれも300ppm以上であった。そのため、比較例1から5の磁気記録テープはいずれも、良好な寸法安定性を有していないことが分かる。
以上の結果より、本技術に従う磁気記録テープが良好な寸法安定性を有することが分かる。
2 非磁性層
3 ベース層
4 バック層
5 テープカートリッジ
51 カートリッジケース
52 リール
A 蒸着膜層
B 絶縁層
T1 磁気記録テープ(第一実施形態例)
T2 磁気記録テープ(第二実施形態例)
Claims (15)
- テープの全厚が5.6μm以下であり、磁性層、非磁性層、ベース層、バック層を順に備え、前記非磁性層の下層側に金属又はその酸化物からなる蒸着膜層が設けられており、前記テープの縦方向ヤング率が14GPa以上で、かつテープ幅方向ヤング率が15GPa以上であり、TDS(温度、湿度)とTDS(張力)を合算して得られる合算TDSが300ppm未満である、磁気記録テープ。
- 前記蒸着膜層は、ベース層とバック層の間に形成されている、請求項1記載の磁気記録テープ。
- 前記蒸着膜層の厚みが500nm以下である、請求項1記載の磁気記録テープ。
- 前記蒸着膜層は、コバルト、酸化アルミニウム、ケイ素、銅、クロムのいずれかから一つ選択された材料から形成されている、請求項1記載の磁気記録テープ。
- 前記蒸着膜層は、テープの比抵抗値が4.1×10-6Ω・m以下となる蒸着密度とされている、請求項1記載の磁気記録テープ。
- 前記蒸着膜層は、前記ベース層の直上に形成されており、該蒸着膜層と前記非磁性層の間に絶縁層がさらに設けられている、請求項1記載の磁気記録テープ。
- 前記磁性層のトラック密度が、テープ幅方向で1万本/inchインチ以上である、請求項1記載の磁気記録テープ。
- 速度が4m/秒以上で走行されるテープである、請求項1記載の磁気記録テープ。
- 前記ベース層の厚みが3.6μm以下である、請求項1記載の磁気記録テープ。
- 前記蒸着膜層は、電子ビーム蒸着法により形成された、請求項1記載の磁気記録テープ。
- テープ垂直方向の垂直配向度が60%以上である、請求項1に記載の磁気記録テープ。
- テープ長手方向の配向度に対するテープ垂直方向の垂直配向度の比が、1.8以上である、請求項1に記載の磁気記録テープ。
- 請求項1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。
- テープの全厚が5.6μm以下であり、ベース層の一方の面側に少なくとも磁性層を形成する工程と、前記磁性層の下層側に金属又はその酸化物からなる、膜厚350~500nmの蒸着膜を形成する蒸着膜層形成工程を少なくとも行って、前記テープの縦方向ヤング率が14GPa以上で、かつテープ幅方向ヤング率が15GPa以上であり、TDS(温度、湿度)とTDS(張力)を合算して得られる合算TDSが300ppm未満である、磁気記録テープを得る、磁気記録テープの製造方法。
- 前記蒸着膜層形成工程は、電子ビーム蒸着法によって行われる、請求項14記載の磁気記録テープの製造方法。
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