JP7377179B2 - 磁気テープ、磁気テープカートリッジおよび磁気テープ装置 - Google Patents

磁気テープ、磁気テープカートリッジおよび磁気テープ装置 Download PDF

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Description

本発明は、磁気テープ、磁気テープカートリッジおよび磁気テープ装置に関する。
磁気記録媒体にはテープ状のものとディスク状のものがあり、データバックアップ、アーカイブ等のデータストレージ用途には、テープ状の磁気記録媒体、即ち磁気テープが主に用いられている(例えば特許文献1参照)。
特開2002-367142号公報
磁気テープには、優れた電磁変換特性を発揮できることが求められる。
一方、近年、データストレージ用途に用いられる磁気テープは、温度管理されたデータセンターで使用されることがある。一方、データセンターではコスト低減のために省電力化が求められている。省電力化のためには、データセンターにおける温度管理条件を現在より緩和できるか、または管理を不要にできることが望ましい。しかし、温度管理条件を緩和し、または管理を行わないと、磁気テープが、高温に晒されることが想定される。
以上の点に関して、本発明者らの検討により、高温環境(例えば60℃以上の過酷な高温環境)では、磁気テープを繰り返し走行させて磁気テープへのデータの記録および/または磁気テープに記録されたデータの再生を行うと、電磁変換特性が低下し易い傾向があることが明らかとなった。
本発明の一態様は、高温環境で走行を繰り返しても電磁変換特性の低下が少ない磁気テープを提供することを目的とする。
本発明の一態様は、
非磁性支持体と、強磁性粉末を含む磁性層と、を有する磁気テープであって、
上記磁性層の表面を不織布によりふき取ることによって採取される流体潤滑剤量は、磁性層の表面の単位面積あたりの値として、5~400ng/mの範囲である磁気テープ、
に関する。
一形態では、上記流体潤滑剤量は、30~250ng/mの範囲であることができる。
一形態では、上記流体潤滑剤量は、120~200ng/mの範囲であることができる。
一形態では、上記磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングは、1.0~20.0nmの範囲であることができる。
一形態では、上記突起断面積0.1%スペーシングは、1.0~10.0nmの範囲であることができる。
一形態では、上記突起断面積0.1%スペーシングは、1.0~7.0nmの範囲であることができる。
一形態では、上記磁気テープは、上記非磁性支持体と上記磁性層との間に、非磁性粉末を含む非磁性層を更に有することができる。
一形態では、上記磁気テープは、上記非磁性支持体の上記磁性層を有する表面側とは反対の表面側に、非磁性粉末を含むバックコート層を更に有することができる。
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、磁気ヘッドと、を含む磁気テープ装置に関する。
本発明の一態様によれば、高温環境で走行を繰り返しても電磁変換特性の低下が少ない磁気テープ、ならびに、この磁気テープを含む磁気テープカートリッジおよび磁気テープ装置を提供することができる。
磁気テープの磁性層表面のふき取りに使用する装置例を示す。 データバンドおよびサーボバンドの配置例を示す。 LTO(Linear Tape-Open) Ultriumフォーマットテープのサーボパターン配置例を示す。
[磁気テープ]
本発明の一態様は、非磁性支持体と、強磁性粉末を含む磁性層と、を有する磁気テープに関する。上記磁気テープにおいて、上記磁性層の表面を不織布によりふき取ることによって採取される流体潤滑剤量は、磁性層の表面の単位面積あたりの値として、5~400ng(ナノグラム)/mの範囲である。
本発明および本明細書において、上記の流体潤滑剤量は、以下の方法によって求められる。なお、本発明および本明細書において、「磁性層(の)表面」とは、磁気テープの磁性層側表面と同義である。
図1に、磁気テープの磁性層表面のふき取りに使用する装置例を示す。ふき取りは、雰囲気温度23℃相対湿度50%の環境において行う。
図1に示すように、2つのテープリールを有するリールテスターを使用する。リールテスターとしては、市販品または公知の方法で組み立てたリールテスターを使用することができる。
リールテスターにおいて、通常、磁気ヘッドを取り付ける部分に、固定部材を設置する。固定部材としては、曲率半径R=43mmの曲面を有する固定部材を使用する。固定部材としては、半球形状の固定部材を使用することができ、半球の直径は、例えば40mmであることができる。
ふき取りに使用する不織布は、以下の条件を満たす不織布とする。不織布としては、未使用の新品不織布であって、後述の定量分析において流体潤滑剤の定量結果に影響を及ぼす成分を含有しないか影響を及ぼす量で含有しない不織布を使用する。かかる成分としては、本発明および本明細書において流体潤滑剤に包含される後述の成分、脂肪酸および脂肪酸アミドが挙げられる。定量結果に影響を及ぼさない量とは、後述の方法での定量分析において検出限界を下回る量であることができる。不織布への溶媒付与は行わない。例えば、不織布としては、日本バイリーン社製4000CRを使用することができる。
目付:40±5g/m
厚み:0.27±0.05μm
幅:25mm
平均繊維径:10±5μm
素材:レーヨン/ポリエステル/ナイロンの混合(混合比は任意)
ふき取り時、不織布は走行させず、固定する。不織布にかけるテンションは225gfとする。単位に関して、「gf」はグラム重であり、1N(ニュートン)は約102gfである。
リールテスターにおいて磁気テープを走行させ、磁性層表面を不織布と接触させて不織布によってふき取りを行う。磁気テープの走行条件は、以下の条件とする。以下の磁気テープの長手方向にかけるテンションの値は、リールテスターにおける設定値である。以下の「走行長」とは、磁気テープにおいて、上記走行で不織布と接触する部分の長手方向における長さと同義である。
磁気テープの走行速度:2m/秒
磁気テープの長手方向にかけるテンション:100gf
磁気テープの走行長:200m
磁気テープの走行パス:1シングルパス
ラップ角θ:25°
上記ふき取り後、上記不織布から長さ60mmの布片を切り出す。切り出される布片には、ふき取り時に磁気テープと接触していた部分を含める。
切り出した布片を容器に入れる。容器としては、例えば容積13.5cmのサンプル瓶を使用することができる。上記容器に10cmのn-ヘキサンを入れる。容器の蓋を閉め、雰囲気温度23℃の環境に一晩放置して不織布から成分を抽出する。
上記容器中のn-ヘキサン(以下、「抽出液」と呼ぶ。)中の流体潤滑剤の定量分析を、 ガスクロマトグラフタンデム質量分析計(GC/MS/MS;Gas Chromatograph Tandem Mass Spectrometer)を用いてMRM(Multiple Reaction Monitoring)法で行った。定量分析の分析条件(例えば、インジェクター温度 、検出器温度、カラム温度、カラム種等)は、定量分析対象の流体潤滑剤の種類に応じて決定することができ、一例として、後述の実施例に記載の分析条件を挙げることができる。測定対象の磁気テープに含まれている流体潤滑剤の種類が未知の場合には、別途、測定対象の磁気テープに含まれている成分の定性分析を公知の方法で行い、含有されている流体潤滑剤の種類を特定することができる。
定量分析によって得られた定量値を、ふき取り時に不織布と接触した磁性層表面の面積で除することによって、磁性層の表面の単位面積(1m)あたりの値として、上記ふき取りによって磁性層表面から採取された流体潤滑剤量を算出する。流体潤滑剤として複数の成分が採取された場合には、それらの定量値の合計について、上記算出を行う。
本発明および本明細書において、「流体潤滑剤」とは、脂肪酸エステル、炭酸エステル、有機アミンおよびフッ素含有化合物からなる群から選択される化合物をいうものとする。これらの具体例については、後述する。
上記磁気テープでは、先に記載した方法によって求められる流体潤滑剤量が、5~400ng/mの範囲である。かかる磁気テープによれば、磁気テープの走行を高温環境下で繰り返しても電磁変換特性の低下を抑制できることが、本発明者の鋭意検討の結果、新たに見出された。この点に関して、以下に更に説明する。
磁気テープへのデータの記録および記録されたデータの再生は、通常、磁気テープの磁性層表面と磁気ヘッドとを接触させて摺動させることによって行われる。この摺動において、流体潤滑剤は、磁気ヘッドと磁性層表面との間でスティックスリップ(stick slip)が発生することを抑制することに寄与し得ると考えられる。しかし、高温環境において、中でも60℃以上の過酷な高温環境においては、磁気ヘッドとの摺動および/または高温環境へのばく露によって、磁性層表面の流体潤滑剤が枯渇し、磁気ヘッドと磁性層表面との間でスティックスリップが発生してしまうと考えられる。このスティックスリップによってスペーシング変動が生じてしまうことが、高温環境での繰り返し走行において電磁変換特性が低下する原因と推察される。例えば、スペーシング変動が生じてしまうことによって磁性層の深部までの記録が困難となることが、上記の電磁変換特性低下の要因になり得ると本発明者は考えている。
潤滑剤に関しては、先に示した特許文献1(特開2002-367142号公報)では、磁気テープについて、n-ヘキサンにより抽出される潤滑剤量が測定されている。この抽出は、磁気テープから切り取ったサンプルをn-ヘキサンに浸すことによって行われている(特許文献1の段落0203)。しかし、このように単純に抽出される潤滑剤量を増やすことでは、磁性層が可塑化することによって耐久性が劣化するか、および/または、バックコート層を有する磁気テープではバックコート層の表面形状が磁性層表面に転写され易くなり電磁変換特性が低下してしまうと考えられる。
これに対し、上記のように不織布でのふき取りによって磁性層の表面から採取される流体潤滑剤量は、磁気ヘッドとの摺動時、せん断および/または圧力を受けて層内から磁性層表面に染み出して潤滑性能を発揮し得る流体潤滑剤量と良好に対応し得ると本発明者は考えている。かかる流体潤滑剤量が上記範囲である磁気テープの磁性層の表面と摺動すると、磁気ヘッドに適量の流体潤滑剤を供給することが可能となり、その結果、高温環境での繰り返し走行において電磁変換特性が低下することを抑制できると本発明者は推察している。ここで、潤滑剤の中でも流体潤滑剤を測定対象とする理由は、流体潤滑剤は、磁性層の表面に液膜を形成することによりスティックスリップの発生を抑制することに寄与し得ると考えられるためである。
ただし、上記には本発明者の推察が含まれる。本発明は、本明細書に記載の推察に限定されるものではない。
以下、上記磁気テープについて、更に詳細に説明する。
<流体潤滑剤量>
上記磁気テープにおいて、磁性層の表面を不織布によりふき取ることによって採取される流体潤滑剤量は、磁性層の表面の単位面積あたりの値として、5~400ng/mの範囲である。流体潤滑剤量が5ng/m以上の磁性層表面であれば、磁気ヘッドとの摺動時に適量の流体潤滑剤を磁性層表面に存在させることができると考えられ、その結果、高温環境での繰り返し走行における電磁変換特性低下を抑制することができると推察される。上記観点から、上記流体潤滑剤量は、5ng/m以上であり、10ng/m以上であることが好ましく、20ng/m以上であることがより好ましく、30ng/m以上であることが更に好ましく、40ng/m以上であることが一層好ましく、50ng/m以上、60ng/m以上、70ng/m以上、80ng/m以上、90ng/m以上、100ng/m以上、110ng/m以上、120ng/m以上の順により一層好ましい。
一方、上記磁気テープにおいて上記流体潤滑剤量が400ng/m以下であることによって、磁気ヘッドとの摺動時、磁気ヘッドと磁性層表面との間に流体潤滑剤のメニスカスが形成されてしまうことを抑制することができると推察される。このことが、磁気ヘッド貼りつきの発生を抑制することに寄与すると考えられる。上記観点から、上記流体潤滑剤量は、400ng/m以下であり、350ng/m以下であることが好ましく、300ng/m以下であることがより好ましく、250ng/m以下であることが更に好ましく、200ng/m以下であることが一層好ましい。
上記流体潤滑剤量の制御のための手段については、後述する。
<流体潤滑剤>
本発明および本明細書における流体潤滑剤は、脂肪酸エステル、炭酸エステル、有機アミンおよびフッ素含有化合物からなる群から選択される化合物である。
脂肪酸エステルとしては、炭素数10~24の一塩基性脂肪酸(不飽和結合を含んでも、分岐していてもかまわない)と炭素数2~24の一価、二価、三価、四価、五価または六価アルコール(不飽和結合を含んでも、分岐していてもかまわない)とからなるモノ脂肪酸エステル、ジ脂肪酸エステルまたはトリ脂肪酸エステル、アルキレンオキシド重合物のモノアルキルエーテルの脂肪酸エステル等が挙げられる。より好ましくはモノ脂肪酸エステルであり、例えば、ブチルステアレート、オクチルステアレート、アミルステアレート、イソオクチルステアレート、ブチルミリステート、オクチルミリステート、ブトキシエチルステアレート、ブトキシジエチルステアレート、2ーエチルヘキシルステアレート、2ーオクチルドデシルパルミテート、2ーヘキシルドデシルパルミテート、イソヘキサデシルステアレート、オレイルオレエート等が挙げられる。
炭酸エステルとしては、例えば、特開2008-239575号公報に記載の炭酸エステルが挙げられる。
有機アミンとしては、有機一級アミン、有機二級アミンおよび有機三級アミンが挙げられ、好ましくは有機二級アミンおよび有機三級アミン、より好ましくは有機三級アミンが挙げられ、トリアルキルアミンが更に好ましい。トリアルキルアミンが有するアルキル基は、好ましくは炭素数1~18のアルキル基である。トリアルキルアミンが有する3つのアルキル基は、同一であっても異なっていてもよい。
フッ素含有化合物とは、1分子あたり1つ以上のフッ素原子(F)を含有する化合物であり、具体例としては、フルオロアルキルカルボン酸エステル等が挙げられる。より好ましくはRf-(L)n-COORで表されるフッ素含有化合物であり、Rfはフッ素含有炭化水素基を表し、Lは2価の連結基を表し、Rはアルキル基またはフッ素含有炭化水素基を表し、nは0または1である。
フッ素含有炭化水素基は、飽和または不飽和の直鎖または分岐の炭化水素基を構成する水素原子の1つ以上がフッ素原子に置換されている1価の基である。フッ素含有炭化水素基の炭素数は、1以上であり、2以上であることが好ましく、3以上であることがより好ましい。また、フッ素含有炭化水素基の炭素数は、20以下であることが好ましく、18以下であることがより好ましく、16以下であることが更に好ましく、14以下であることが一層好ましく、12以下であることがより一層好ましく、10以下であることが更に一層好ましく、8以下であることが更により一層好ましい。Rfで表されるフッ素含有炭化水素基としては、アルキル基を構成する水素原子の1つ以上がフッ素原子に置換されているフッ素置換アルキル基であることが好ましく、アルキル基を構成する水素原子の2つ以上がフッ素原子に置換されているフッ素置換アルキル基であることがより好ましく、アルキル基を構成するすべての水素原子がフッ素原子に置換されているパーフルオロアルキル基であることがより好ましい。
Lで表される2価の連結基としては、例えば、アルキレン基、エステル基(-C(=O)O-)、アルキレン基とエステル基との組み合わせからなる2価の連結基等を挙げることができる。Lで表される2価の連結基に含まれるアルキレン基は、例えば炭素数1~20のアルキレン基であることができる。アルキレン基とエステル基との組み合わせからなる2価の連結基は、1つ以上のアルキレン基と1つ以上のエステル基とを含むことができる。Lで表される連結基に2つ以上のアルキレン基が含まれる場合、上記のアルキレン基の炭素数とは、含有されるアルキレン基の炭素数の合計をいうものとする。Lで表される2価の連結基に含まれるアルキレン基は、置換または無置換のアルキレン基であることができる。置換アルキレン基が有する置換基としては、例えば、ヒドロキシ基、カルボキシ基およびその塩の形態(例えばアルカリ金属塩)、スルホン酸基およびその塩の形態(例えばアルカリ金属塩)、リン酸基およびその塩の形態(例えばアルカリ金属塩)等を挙げることができる。置換アルキレン基についての炭素数は、置換基の部分の炭素数を除く炭素数を意味する。
Rで表されるアルキル基としては、置換または無置換の直鎖または分岐のアルキル基を挙げることができる。置換アルキル基が有する置換基については、置換アルキレン基が有する置換基に関する先の記載を参照できる。Rで表されるアルキル基の炭素数は、1以上であり、2以上であることもできる。また、Rで表されるアルキル基の炭素数は、例えば、10以下、8以下、6以下、4以下または2以下であることができる。置換アルキル基についての炭素数は、置換基の部分の炭素数を除く炭素数を意味する。
Rで表されるフッ素含有炭化水素基については、Rfで表されるフッ素含有炭化水素基に関する先の記載を参照できる。
上記磁気テープは、1種または2種以上の流体潤滑剤を、非磁性支持体上の磁性層側の部分に含むことができる。本発明および本明細書において、「非磁性支持体上の磁性層側の部分」とは、非磁性支持体上に直接磁性層を有する磁気テープについては磁性層であり、非磁性支持体と磁性層との間に詳細を後述する非磁性層を有する磁気テープについては、磁性層および/または非磁性層である。以下において、「非磁性支持体上の磁性層側の部分」を、単に「磁性層側の部分」とも記載する。磁気テープの磁性層側の表面上に存在していることも、磁性層側の部分に含まれることに包含される。先に記載した方法によって求められる流体潤滑剤量が上記範囲の磁気テープでは、磁気テープの磁性層側の部分に含まれる流体潤滑剤が、磁気ヘッドと磁性層表面との摺動時にせん断および/または圧力を受けて磁性層側の部分の層内から磁性層の表面に適量染み出し得ると考えられ、このことが、高温環境での繰り返し走行において電磁変換特性が低下することを抑制できると本発明者は推察している。
流体潤滑剤を磁性層側の部分に含む磁気テープは、例えば、磁性層形成用組成物の成分として流体潤滑剤を添加することによって製造することができる。この場合、磁性層形成用組成物(または磁性層;以下同様)における流体潤滑剤の含有量は、強磁性粉末100.0質量部に対して0.2~7.0質量部の範囲であることが好ましく、1.0~4.0質量部の範囲であることがより好ましい。上記含有量とは、2種以上の流体潤滑剤が含有される場合には、それらの合計含有量である。この点は、本発明および本明細書における各種含有量についても同様である。
非磁性層を有する磁気テープでは、流体潤滑剤が非磁性層に含まれていてもよい。非磁性層に流体潤滑剤を含む磁気テープは、非磁性層形成用組成物の成分として流体潤滑剤を添加することによって製造することができる。この場合、非磁性層形成用組成物(または非磁性層;以下同様)における流体潤滑剤の含有量は、非磁性粉末100.0質量部に対して0.2~7.0質量部の範囲であることが好ましく、1.0~4.0質量部の範囲であることがより好ましい。非磁性層に含まれる流体潤滑剤は、例えば、磁気ヘッドとの摺動時に磁性層表面に染み出し得る。
磁性層形成用組成物および/または非磁性層形成用組成物に添加する流体潤滑剤量を増量すると、先に記載した方法によって求められる流体潤滑剤量の値は大きくなる傾向がある。
<脂肪酸、脂肪酸アミド>
上記磁気テープは、磁性層側の部分に、脂肪酸および脂肪酸アミドからなる群から選択される成分の1種以上を含むことができる。脂肪酸および脂肪酸アミドは、境界潤滑剤として機能し得る成分と言われている。境界潤滑剤は、粉末の表面に吸着して潤滑膜を形成できる成分と考えられている。本発明者は、脂肪酸および/または脂肪酸アミドを、磁性層に含まれる非磁性粉末(例えば後述の研磨剤および/または突起形成剤)の粒子に吸着させることは、先に記載した方法によって求められる流体潤滑剤量の値を大きくすることに寄与し得ると考えている。詳しくは、以下のように考えている。磁性層において、非磁性粉末(研磨剤および/または突起形成剤)は、磁性層表面に突起として存在することができ、不織布との接触時、磁性層表面では、この突起が磁気ヘッドと接触(いわゆる真実接触)し得る。この突起を形成している粒子に脂肪酸および/または脂肪酸アミドが吸着していると、この粒子と流体潤滑剤との親和性を高めることができ、その結果、かかる粒子を介して層内の流体潤滑剤が不織布に採取される量を多くすることができると考えられる。そのような磁気テープでは、磁気ヘッドとの摺動によって層内から磁性層の表面に流体潤滑剤が染み出しやすく、このことが高温環境での繰り返し走行において電磁変換特性が低下することを抑制できることに寄与し得ると推察される。例えば、磁性層形成用組成物の調製時、強磁性粉末と混合する前に、非磁性粉末を脂肪酸および/または脂肪酸アミドからなる群から選択される成分と混合して分散処理(いわゆる別分散)を行うことは、非磁性粉末の粒子に脂肪酸および/または脂肪酸アミドからなる群から選択される成分を吸着させること、および/または、吸着量を多くすることに寄与し得ると本発明者は考えている。
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側の部分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。
脂肪酸量は、磁性層形成用組成物における含有量として、強磁性粉末100.0質量部あたり、例えば0.1~5.0質量部であり、好ましくは0.3~2.0質量部である。
別分散時、研磨剤と混合される脂肪酸量は、研磨剤100.0質量部あたり、例えば1.0~25.0質量部であり、好ましくは5.0~15.0質量部である。
別分散時、突起形成剤と混合される脂肪酸量は、突起形成剤100.0質量部あたり、例えば1.0~25.0質量部であり、好ましくは5.0~15.0質量部である。
磁性層形成用組成物における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0.1~1.0質量部であり、好ましくは0.2~0.6質量部である。
別分散時、研磨剤と混合される脂肪酸アミド量は、研磨剤100.0質量部あたり、例えば1.0~10.0質量部であり、好ましくは3.0~6.0質量部である。
別分散時、突起形成剤と混合される脂肪酸アミド量は、突起形成剤100.0質量部あたり、例えば1.0~10.0質量部であり、好ましくは3.0~6.0質量部である。
脂肪酸および/または脂肪酸アミドは、非磁性層形成用組成物に添加することもできる。
非磁性層形成用組成物における脂肪酸含有量は、非磁性粉末100.0質量部あたり、例えば1.0~10.0質量部であり、好ましくは0.5~7.0質量部である。
非磁性層形成用組成物における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0.1~3.0質量部であり、好ましくは0.1~1.0質量部である。
<磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシング>
一形態では、上記磁気テープにおいて、磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングは、1.0~20.0nmの範囲であることが好ましい。
本発明および本明細書において、磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングは、以下の方法によって求められ、磁性層の表面の粗さの指標ということができる値である。
原子間力顕微鏡(Atomic Force Microscope;AFM)をタッピングモードで用いて、測定対象の磁気テープの磁性層の表面の無作為に選択した領域(面積40μm×40μm)を測定する。測定は、10箇所の異なる箇所で行う。AFMとしては、例えばVeeco社製Nanoscope4を使用することができる。探針としては、例えばBRUKER社製RTESP-300を使用することができる。分解能は512pixel×512pixelとし、スキャン速度は1画面(512pixel×512pixel)を341秒で測定する速度とする。測定により得られたデータにFlatten:3次のフィルタ処理を施した後、以下の処理を行い、突起断面積0.1%スペーシングを算出する。
上記フィルタ処理後のデータをテキストファイル化する。512×512=262,144個の基準面からの高さデータがテキストファイル化される。基準面とは、突起と凹みの体積が等しくなる面(高さゼロ)である。
512×512=262,144個の値に対し、262番目(0.1%に相当)に大きな値を読み取る。その値を突起断面積0.1%スペーシングとする。
10箇所の測定箇所について突起断面積0.1%スペーシングの値を求め、それらの算術平均を、測定対象の磁気テープの磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングとする。
上記の方法によって求められる突起断面積0.1%スペーシングについて、本発明者は、この値が大きいほど、磁性層において非磁性粉末(研磨剤および/または突起形成剤)が粗大な凝集体を形成していると言うことができると考えている。粗大な凝集体の形成によって、磁性層の表面に存在する突起が不織布との接触(いわゆる真実接触)する接触頻度が下がり、その結果、非磁性粉末の粒子を介して層内の流体潤滑剤が不織布に採取される量は少なくなるため、先に記載した方法によって求められる流体潤滑剤量の値は小さくなると推察される。これに対し、突起断面積0.1%スペーシングの値を小さくするように粗大な凝集体の形成を抑制すると、先に記載した方法によって求められる流体潤滑剤量の値を大きくすることができると考えられ、そのような磁気テープでは、摺動時、磁気ヘッドとの接触によって層内から磁性層の表面に流体潤滑剤が染み出しやすく、このことが高温環境での繰り返し走行において電磁変換特性が低下することを抑制できることに寄与し得ると推察される。上記観点から、上記磁気テープにおいて、磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングは、20.0nm以下であることが好ましく、18.0nm以下であることがより好ましく、16.0nm以下であることが更に好ましく、14.0nm以下であることが一層好ましく、12.0nm以下であることがより一層好ましく、10.0nm以下であることが更に一層好ましく、7.0nm以下であることがなお一層好ましい。また、上記磁気テープにおいて、磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングは、高温環境での繰り返し走行における電磁変換特性の低下をより一層抑制する観点からは、1.0nm以上であることが好ましく、1.2nm以上であることがより好ましい。
磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングは、磁性層形成用組成物を調製する際の分散条件によって制御することができる。例えば、別分散される研磨剤および/または突起形成剤の分散条件を強化するほど、磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングの値を小さくできる傾向がある。分散条件の強化としては、分散ビーズとして小径のビーズを使用すること、分散時間を長くすること、分散パス数を多くすること等を挙げることができる。
以下、上記磁気テープについて、更により詳細に説明する。
<磁性層>
(強磁性粉末)
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一種または二種以上組み合わせて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。
六方晶フェライト粉末
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。
本発明および本明細書において、「六方晶フェライト粉末」とは、X線回折分析によって、主相として六方晶フェライト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。主相とは、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帰属する構造をいう。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六方晶フェライト型の結晶構造に帰属される場合、六方晶フェライト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。X線回折分析によって単一の構造のみが検出された場合には、この検出された構造を主相とする。六方晶フェライト型の結晶構造は、構成原子として、少なくとも鉄原子、二価金属原子および酸素原子を含む。二価金属原子とは、イオンとして二価のカチオンになり得る金属原子であり、ストロンチウム原子、バリウム原子、カルシウム原子等のアルカリ土類金属原子、鉛原子等を挙げることができる。本発明および本明細書において、六方晶ストロンチウムフェライト粉末とは、この粉末に含まれる主な二価金属原子がストロンチウム原子であるものをいい、六方晶バリウムフェライト粉末とは、この粉末に含まれる主な二価金属原子がバリウム原子であるものをいう。主な二価金属原子とは、この粉末に含まれる二価金属原子の中で、原子%基準で最も多くを占める二価金属原子をいうものとする。ただし、上記の二価金属原子には、希土類原子は包含されないものとする。本発明および本明細書における「希土類原子」は、スカンジウム原子(Sc)、イットリウム原子(Y)、およびランタノイド原子からなる群から選択される。ランタノイド原子は、ランタン原子(La)、セリウム原子(Ce)、プラセオジム原子(Pr)、ネオジム原子(Nd)、プロメチウム原子(Pm)、サマリウム原子(Sm)、ユウロピウム原子(Eu)、ガドリニウム原子(Gd)、テルビウム原子(Tb)、ジスプロシウム原子(Dy)、ホルミウム原子(Ho)、エルビウム原子(Er)、ツリウム原子(Tm)、イッテルビウム原子(Yb)、およびルテチウム原子(Lu)からなる群から選択される。
以下に、六方晶フェライト粉末の一形態である六方晶ストロンチウムフェライト粉末について、更に詳細に説明する。
六方晶ストロンチウムフェライト粉末の活性化体積は、好ましくは800~1600nmの範囲である。上記範囲の活性化体積を示す微粒子化された六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、優れた電磁変換特性を発揮する磁気テープの作製のために好適である。六方晶ストロンチウムフェライト粉末の活性化体積は、好ましくは800nm以上であり、例えば850nm以上であることもできる。また、電磁変換特性の更なる向上の観点から、六方晶ストロンチウムフェライト粉末の活性化体積は、1500nm以下であることがより好ましく、1400nm以下であることが更に好ましく、1300nm以下であることが一層好ましく、1200nm以下であることがより一層好ましく、1100nm以下であることが更により一層好ましい。六方晶バリウムフェライト粉末の活性化体積についても、同様である。
「活性化体積」とは、磁化反転の単位であって、粒子の磁気的な大きさを示す指標である。本発明および本明細書に記載の活性化体積および後述の異方性定数Kuは、振動試料型磁力計を用いて保磁力Hc測定部の磁場スイープ速度3分と30分とで測定し(測定温度:23℃±1℃)、以下のHcと活性化体積Vとの関係式から求められる値である。異方性定数Kuの単位に関して、1erg/cc=1.0×10-1J/mである。
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/m)、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:cm)、A:スピン歳差周波数(単位:s-1)、t:磁界反転時間(単位:s)]
熱揺らぎの低減、換言すれば熱的安定性の向上の指標としては、異方性定数Kuを挙げることができる。六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、好ましくは1.8×10J/m以上のKuを有することができ、より好ましくは2.0×10J/m以上のKuを有することができる。また、六方晶ストロンチウムフェライト粉末のKuは、例えば2.5×10J/m以下であることができる。ただしKuが高いほど熱的安定性が高いことを意味し好ましいため、上記例示した値に限定されるものではない。
六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、希土類原子を含んでいてもよく、含まなくてもよい。六方晶ストロンチウムフェライト粉末が希土類原子を含む場合、鉄原子100原子%に対して、0.5~5.0原子%の含有率(バルク含有率)で希土類原子を含むことが好ましい。希土類原子を含む六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、一形態では、希土類原子表層部偏在性を有することができる。本発明および本明細書における「希土類原子表層部偏在性」とは、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を酸により部分溶解して得られた溶解液中の鉄原子100原子%に対する希土類原子含有率(以下、「希土類原子表層部含有率」または希土類原子に関して単に「表層部含有率」と記載する。)が、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を酸により全溶解して得られた溶解液中の鉄原子100原子%に対する希土類原子含有率(以下、「希土類原子バルク含有率」または希土類原子に関して単に「バルク含有率」と記載する。)と、
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。後述の六方晶ストロンチウム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。
六方晶ストロンチウムフェライト粉末が希土類原子を含む場合、希土類原子含有率(バルク含有率)は、鉄原子100原子%に対して0.5~5.0原子%の範囲であることが好ましい。上記範囲のバルク含有率で希土類原子を含み、かつ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希土類原子が偏在していることは、繰り返し再生における再生出力の低下を抑制することに寄与すると考えられる。これは、六方晶ストロンチウムフェライト粉末が上記範囲のバルク含有率で希土類原子を含み、かつ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希土類原子が偏在していることにより、異方性定数Kuを高めることができるためと推察される。異方性定数Kuは、この値が高いほど、いわゆる熱揺らぎと呼ばれる現象の発生を抑制すること(換言すれば熱的安定性を向上させること)ができる。熱揺らぎの発生が抑制されることにより、繰り返し再生における再生出力の低下を抑制することができる。六方晶ストロンチウムフェライト粉末の粒子表層部に希土類原子が偏在することが、表層部の結晶格子内の鉄(Fe)のサイトのスピンを安定化することに寄与し、これにより異方性定数Kuが高まるのではないかと推察される。
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。
上記バルク含有率は、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を全溶解して求められる含有率である。本発明および本明細書において、特記しない限り、原子について含有率とは、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を全溶解して求められるバルク含有率をいうものとする。希土類原子を含む六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、希土類原子として一種の希土類原子のみ含んでもよく、二種以上の希土類原子を含んでもよい。二種以上の希土類原子を含む場合の上記バルク含有率は、二種以上の希土類原子の合計について求められる。この点は、本発明および本明細書における他の成分についても同様である。即ち、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。二種以上用いられる場合の含有量または含有率とは、二種以上の合計についていうものとする。
六方晶ストロンチウムフェライト粉末が希土類原子を含む場合、含まれる希土類原子は、希土類原子のいずれか一種以上であればよい。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から好ましい希土類原子としては、ネオジム原子、サマリウム原子、イットリウム原子およびジスプロシウム原子を挙げることができ、ネオジム原子、サマリウム原子およびイットリウム原子がより好ましく、ネオジム原子が更に好ましい。
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において、希土類原子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偏在していればよく、偏在の程度は限定されるものではない。例えば、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について、後述する溶解条件で部分溶解して求められた希土類原子の表層部含有率と後述する溶解条件で全溶解して求められた希土類原子のバルク含有率との比率、「表層部含有率/バルク含有率」は1.0超であり、1.5以上であることができる。「表層部含有率/バルク含有率」が1.0より大きいことは、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。また、後述する溶解条件で部分溶解して求められた希土類原子の表層部含有率と後述する溶解条件で全溶解して求められた希土類原子のバルク含有率との比率、「表層部含有率/バルク含有率」は、例えば、10.0以下、9.0以下、8.0以下、7.0以下、6.0以下、5.0以下、または4.0以下であることができる。ただし、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において、希土類原子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偏在していればよく、上記の「表層部含有率/バルク含有率」は、例示した上限または下限に限定されるものではない。
六方晶ストロンチウムフェライト粉末の部分溶解および全溶解について、以下に説明する。粉末として存在している六方晶ストロンチウムフェライト粉末については、部分溶解および全溶解する試料粉末は、同一ロットの粉末から採取する。一方、磁気テープの磁性層に含まれている六方晶ストロンチウムフェライト粉末については、磁性層から取り出した六方晶ストロンチウムフェライト粉末の一部を部分溶解に付し、他の一部を全溶解に付す。磁性層からの六方晶ストロンチウムフェライト粉末の取り出しは、例えば、特開2015-91747号公報の段落0032に記載の方法によって行うことができる。
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。
磁気テープに記録されたデータを再生する際の再生出力を高める観点から、磁気テープに含まれる強磁性粉末の質量磁化σsが高いことは望ましい。この点に関して、希土類原子を含むものの希土類原子表層部偏在性を持たない六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、希土類原子を含まない六方晶ストロンチウムフェライト粉末と比べてσsが大きく低下する傾向が見られた。これに対し、そのようなσsの大きな低下を抑制するうえでも、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は好ましいと考えられる。一形態では、六方晶ストロンチウムフェライト粉末のσsは、45A・m/kg以上であることができ、47A・m/kg以上であることもできる。一方、σsは、ノイズ低減の観点からは、80A・m/kg以下であることが好ましく、60A・m/kg以下であることがより好ましい。σsは、振動試料型磁力計等の磁気特性を測定可能な公知の測定装置を用いて測定することができる。本発明および本明細書において、特記しない限り、質量磁化σsは、磁場強度15kOeで測定される値とする。1[kOe]=10/4π[A/m]である。
六方晶ストロンチウムフェライト粉末の構成原子の含有率(バルク含有率)に関して、ストロンチウム原子含有率は、鉄原子100原子%に対して、例えば2.0~15.0原子%の範囲であることができる。一形態では、六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、この粉末に含まれる二価金属原子がストロンチウム原子のみであることができる。また他の一形態では、六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、ストロンチウム原子に加えて一種以上の他の二価金属原子を含むこともできる。例えば、バリウム原子および/またはカルシウム原子を含むことができる。ストロンチウム原子以外の他の二価金属原子が含まれる場合、六方晶ストロンチウムフェライト粉末におけるバリウム原子含有率およびカルシウム原子含有率は、それぞれ、例えば、鉄原子100原子%に対して、0.05~5.0原子%の範囲であることができる。
六方晶フェライトの結晶構造としては、マグネトプランバイト型(「M型」とも呼ばれる。)、W型、Y型およびZ型が知られている。六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、いずれの結晶構造を取るものであってもよい。結晶構造は、X線回折分析によって確認することができる。六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、X線回折分析によって、単一の結晶構造または二種以上の結晶構造が検出されるものであることができる。例えば一形態では、六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、X線回折分析によってM型の結晶構造のみが検出されるものであることができる。例えば、M型の六方晶フェライトは、AFe1219の組成式で表される。ここでAは二価金属原子を表し、六方晶ストロンチウムフェライト粉末がM型である場合、Aはストロンチウム原子(Sr)のみであるか、またはAとして複数の二価金属原子が含まれる場合には、上記の通り原子%基準で最も多くをストロンチウム原子(Sr)が占める。六方晶ストロンチウムフェライト粉末の二価金属原子含有率は、通常、六方晶フェライトの結晶構造の種類により定まるものであり、特に限定されるものではない。鉄原子含有率および酸素原子含有率についても、同様である。六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、少なくとも、鉄原子、ストロンチウム原子および酸素原子を含み、更に希土類原子を含むこともできる。更に、六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、これら原子以外の原子を含んでもよく、含まなくてもよい。一例として、六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、アルミニウム原子(Al)を含むものであってもよい。アルミニウム原子の含有率は、鉄原子100原子%に対して、例えば0.5~10.0原子%であることができる。繰り返し再生における再生出力低下をより一層抑制する観点からは、六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、鉄原子、ストロンチウム原子、酸素原子および希土類原子を含み、これら原子以外の原子の含有率が、鉄原子100原子%に対して、10.0原子%以下であることが好ましく、0~5.0原子%の範囲であることがより好ましく、0原子%であってもよい。即ち、一形態では、六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、鉄原子、ストロンチウム原子、酸素原子および希土類原子以外の原子を含まなくてもよい。上記の原子%で表示される含有率は、六方晶ストロンチウムフェライト粉末を全溶解して求められる各原子の含有率(単位:質量%)を、各原子の原子量を用いて原子%表示の値に換算して求められる。また、本発明および本明細書において、ある原子について「含まない」とは、全溶解してICP分析装置により測定される含有率が0質量%であることをいう。ICP分析装置の検出限界は、通常、質量基準で0.01ppm(parts per million)以下である。上記の「含まない」とは、ICP分析装置の検出限界未満の量で含まれることを包含する意味で用いるものとする。六方晶ストロンチウムフェライト粉末は、一形態では、ビスマス原子(Bi)を含まないものであることができる。
金属粉末
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。
ε-酸化鉄粉末
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。
ε-酸化鉄粉末の活性化体積は、好ましくは300~1500nmの範囲である。上記範囲の活性化体積を示す微粒子化されたε-酸化鉄粉末は、優れた電磁変換特性を発揮する磁気テープの作製のために好適である。ε-酸化鉄粉末の活性化体積は、好ましくは300nm以上であり、例えば500nm以上であることもできる。また、電磁変換特性の更なる向上の観点から、ε-酸化鉄粉末の活性化体積は、1400nm以下であることがより好ましく、1300nm以下であることが更に好ましく、1200nm以下であることが一層好ましく、1100nm以下であることがより一層好ましい。
熱揺らぎの低減、換言すれば熱的安定性の向上の指標としては、異方性定数Kuを挙げることができる。ε-酸化鉄粉末は、好ましくは3.0×10J/m以上のKuを有することができ、より好ましくは8.0×10J/m以上のKuを有することができる。また、ε-酸化鉄粉末のKuは、例えば3.0×10J/m以下であることができる。ただしKuが高いほど熱的安定性が高いことを意味し、好ましいため、上記例示した値に限定されるものではない。
磁気テープに記録されたデータを再生する際の再生出力を高める観点から、磁気テープに含まれる強磁性粉末の質量磁化σsが高いことは望ましい。この点に関して、一形態では、ε-酸化鉄粉末のσsは、8A・m/kg以上であることができ、12A・m/kg以上であることもできる。一方、ε-酸化鉄粉末のσsは、ノイズ低減の観点からは、40A・m/kg以下であることが好ましく、35A・m/kg以下であることがより好ましい。
本発明および本明細書において、特記しない限り、強磁性粉末等の各種粉末の平均粒子サイズは、透過型電子顕微鏡を用いて、以下の方法により測定される値とする。
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形態に限定されず、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形態も包含される。粒子との語が、粉末を表すために用いられることもある。
粒子サイズ測定のために磁気テープから試料粉末を採取する方法としては、例えば特開2011-048878号公報の段落0015に記載の方法を採用することができる。
本発明および本明細書において、特記しない限り、粉末を構成する粒子のサイズ(粒子サイズ)は、上記の粒子写真において観察される粒子の形状が、
(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。
また、粉末の平均針状比は、上記測定において粒子の短軸の長さ、即ち短軸長を測定し、各粒子の(長軸長/短軸長)の値を求め、上記500個の粒子について得た値の算術平均を指す。ここで、特記しない限り、短軸長とは、上記粒子サイズの定義で(1)の場合は、粒子を構成する短軸の長さを、同じく(2)の場合は、厚みまたは高さを各々指し、(3)の場合は、長軸と短軸の区別がないから、(長軸長/短軸長)は、便宜上1とみなす。
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。
磁性層における強磁性粉末の含有量(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。磁性層において強磁性粉末の充填率が高いことは、記録密度向上の観点から好ましい。
一形態では、上記磁気テープの異方性磁界Hkは、10kOe以上であることが好ましく、12kOe以上であることがより好ましく、14kOe以上であることが更に好ましい。記録密度向上の観点からは、データが記録される領域において異方性磁界Hkが高いことは好ましい。他方、異方性磁界Hkが高い領域では、スペーシング変動が生じてしまうことによって磁性層の深部までの記録がより困難になる傾向があり、高温環境での繰り返し走行において電磁変換特性低下がより生じ易いと考えられる。これに対し、上記磁気テープでは、そのような電磁変換特性の低下を抑制することに、先に記載の方法によって求められる流体潤滑剤量が上記範囲であることが寄与し得る。また、上記磁気テープの異方性磁界Hkは、90kOe以下であることが好ましく、80kOe以下であることがより好ましく、70kOe以下であることが更に好ましい。
本発明および本明細書において、磁気テープの「異方性磁界Hk」は、磁性層の磁化困難軸方向に磁界を印加したときに、磁化が飽和する磁界をいう。異方性磁界Hkは、振動試料型磁力計等の磁気特性を測定可能な公知の測定装置を用いて測定することができる。測定対象の磁気テープの測定対象エリアから測定装置に導入可能なサンプル片を切り出し、23℃の温度のサンプル片についてHkを測定する。サンプル片の周囲の雰囲気温度を23℃とすることにより、温度平衡が成り立つことによってサンプル片の温度を23℃とすることができる。例えば、強磁性粉末として六方晶フェライト粉末および/またはε-酸化鉄粉末を含む磁性層において、磁性層の磁化困難軸方向は、面内方向である。単位に関して、1[kOe]=10/4π[A/m]である。
(結合剤)
上記磁気テープは塗布型の磁気テープであることができ、磁性層に結合剤を含むことができる。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。結合剤は、強磁性粉末100.0質量部に対して、例えば1.0~30.0質量部の量で使用することができる。
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)
(硬化剤)
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。硬化剤は、一態様では加熱により硬化反応(架橋反応)が進行する化合物である熱硬化性化合物であることができ、他の一態様では光照射により硬化反応(架橋反応)が進行する光硬化性化合物であることができる。硬化剤は、磁性層形成工程の中で硬化反応が進行することにより、少なくとも一部は、結合剤等の他の成分と反応(架橋)した状態で磁性層に含まれ得る。この点は、他の層を形成するために用いられる組成物が硬化剤を含む場合に、この組成物を用いて形成される層についても同様である。好ましい硬化剤は、熱硬化性化合物であり、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、磁性層形成用組成物中に、結合剤100.0質量部に対して例えば0~80.0質量部、磁性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。
(添加剤)
磁性層には、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(研磨剤および/または突起形成剤)、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。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。分散剤を非磁性層形成用組成物に添加してもよい。非磁性層形成用組成物に添加し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。
研磨剤
研磨剤としては、モース硬度8超の非磁性粉末が好ましく、モース硬度9以上の非磁性粉末がより好ましい。モース硬度の最大値は10である。研磨剤は、無機物質の粉末であることができ、有機物質の粉末であることもできる。研磨剤は、無機または有機の酸化物の粉末または炭化物(カーバイド)の粉末であることができる。カーバイドとしては、ボロンカーバイド(例えばBC)、チタンカーバイド(例えばTiC)等を挙げることができる。また、研磨剤としては、ダイヤモンドも使用可能である。研磨剤は、一形態では、無機酸化物の粉末であることが好ましい。具体的には、無機酸化物としては、アルミナ(例えばAl)、酸化チタン(例えばTiO)、酸化セリウム(例えばCeO)、酸化ジルコニウム(例えばZrO)等を挙げることができ、中でもアルミナが好ましい。アルミナのモース硬度は約9である。アルミナ粉末については、特開2013-229090号公報の段落0021も参照できる。また、研磨剤の粒子サイズの指標としては、比表面積を用いることができる。比表面積が大きいほど研磨剤を構成する粒子の一次粒子の粒子サイズが小さいと考えることができる。研磨剤としては、BET(Brunauer-Emmett-Teller)法によって測定された比表面積(以下、「BET比表面積」と記載する。)が14m/g以上の研磨剤を使用することが好ましい。また、分散性の観点からは、BET比表面積が40m/g以下の研磨剤を使用することが好ましい。磁性層における研磨剤の含有量は、強磁性粉末100.0質量部に対して1.0~20.0質量部であることが好ましく、1.0~18.0質量部であることがより好ましい。研磨剤は、強磁性粉末と別に分散処理に付すこと(別分散)が好ましく、突起形成剤とも別に分散処理に付すこと(別分散)がより好ましい。一形態では、先に記載したように、別分散時、脂肪酸および/または脂肪酸アミドを混合することが好ましい。
突起形成剤
突起形成剤の一形態としては、カーボンブラックを挙げることができる。また、フィラーの他の一形態としては、コロイド粒子を挙げることができる。コロイド粒子としては、入手容易性の点から無機コロイド粒子が好ましく、無機酸化物コロイド粒子がより好ましく、シリカコロイド粒子(コロイダルシリカ)がより一層好ましい。本発明および本明細書において、「コロイド粒子」とは、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、トルエンもしくは酢酸エチル、または上記溶媒の2種以上を任意の混合比で含む混合溶媒の少なくとも1つの有機溶媒100mLあたり1g添加した際に、沈降せず分散しコロイド分散体をもたらすことのできる粒子をいうものとする。突起形成剤の平均粒子サイズは、例えば30~300nmであることができ、40~200nmであることが好ましい。磁性層における突起形成剤の含有量は、強磁性粉末100.0質量部に対して、0.5~4.0質量部であることが好ましく、0.5~3.5質量部であることがより好ましい。突起形成剤は、強磁性粉末と別に分散処理に付すことが好ましく、研磨剤とも別に分散処理に付すことがより好ましい。一形態では、先に記載したように、別分散時、脂肪酸および/または脂肪酸アミドを混合することが好ましい。
以上説明した磁性層は、非磁性支持体表面上に直接、または非磁性層を介して間接的に、設けることができる。
<非磁性層>
次に非磁性層について説明する。上記磁気テープは、非磁性支持体表面上に直接磁性層を有していてもよく、非磁性支持体表面上に非磁性粉末を含む非磁性層を介して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。無機物質の粉末としては、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、金属硫化物等の粉末が挙げられる。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および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。
非磁性層は、結合剤を含むことができ、添加剤を含むこともできる。非磁性層の結合剤、添加剤等のその他詳細については、非磁性層に関する公知技術を適用できる。また、例えば、結合剤の種類および含有量、添加剤の種類および含有量等に関しては、磁性層に関する公知技術も適用できる。
本発明および本明細書において、非磁性層には、非磁性粉末とともに、例えば不純物として、または意図的に、少量の強磁性粉末を含む実質的に非磁性な層も包含されるものとする。ここで実質的に非磁性な層とは、この層の残留磁束密度が10mT以下であるか、保磁力が7.96kA/m(100Oe)以下であるか、または、残留磁束密度が10mT以下であり、かつ保磁力が7.96kA/m(100Oe)以下である層をいうものとする。非磁性層は、残留磁束密度および保磁力を持たないことが好ましい。
<非磁性支持体>
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。
<バックコート層>
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。バックコート層は、結合剤を含むことができ、添加剤を含むこともできる。バックコート層の結合剤および添加剤については、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。
<各種厚み>
磁気テープの厚み(総厚)に関して、近年の情報量の莫大な増大に伴い、磁気テープには記録容量を高めること(高容量化)が求められている。高容量化のための手段としては、磁気テープの厚みを薄くし(以下、「薄型化」とも記載する。)、磁気テープカートリッジ1巻あたりに収容される磁気テープ長を増すことが挙げられる。この点から、上記磁気テープの厚み(総厚)は、5.6μm以下であることが好ましく、5.5μm以下であることがより好ましく、5.4μm以下であることがより好ましく、5.3μm以下であることが更に好ましく、5.2μm以下であることが一層好ましい。また、ハンドリングの容易性の観点からは、磁気テープの厚みは3.0μm以上であることが好ましく、3.5μm以上であることがより好ましい。
磁気テープの厚み(総厚)は、以下の方法によって測定することができる。
磁気テープの任意の部分からテープサンプル(例えば長さ5~10cm)を10枚切り出し、これらテープサンプルを重ねて厚みを測定する。測定された厚みを10分の1して得られた値(テープサンプル1枚当たりの厚み)を、テープ厚みとする。上記厚み測定は、0.1μmオーダーでの厚み測定が可能な公知の測定器を用いて行うことができる。
非磁性支持体の厚みは、好ましくは3.0~5.0μmである。
磁性層の厚みは、用いる磁気ヘッドの飽和磁化量、ヘッドギャップ長、記録信号の帯域等により最適化することができ、一般には0.01μm~0.15μmであり、高密度記録化の観点から、好ましくは0.02μm~0.12μmであり、更に好ましくは0.03μm~0.1μm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二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。二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。
非磁性層の厚みは、例えば0.1~1.5μmであり、0.1~1.0μmであることが好ましい。
バックコート層の厚みは、0.9μm以下が好ましく、0.1~0.7μmが更に好ましい。
磁性層の厚み等の各種厚みは、以下の方法により求めることができる。
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る断面観察を行う。断面観察において任意の2箇所において求められた厚みの算術平均として、各種厚みを求めることができる。または、各種厚みは、製造条件等から算出される設計厚みとして求めることもできる。
<製造工程>
(各層形成用組成物の調製)
磁性層、非磁性層またはバックコート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二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かまわない。溶媒としては、塗布型磁気記録媒体の製造に通常用いられる各種溶媒の一種または二種以上を用いることができる。溶媒については、例えば特開2011-216149号公報の段落0153を参照できる。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。上記磁気テープを製造するためには、公知の製造技術を各種工程におい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ものを使用することが好ましい。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号公報を参照できる。分散機は公知のものを使用することができる。各層形成用組成物を調製する任意の段階において、公知の方法によってろ過を行ってもよい。ろ過は、例えばフィルタろ過によって行うことができる。ろ過に用いるフィルタとしては、例えば孔径0.01~3μmのフィルタ(例えばガラス繊維製フィルタ、ポリプロピレン製フィルタ等)を用いることができる。
(塗布工程)
磁性層は、磁性層形成用組成物を、非磁性支持体表面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、非磁性支持体の非磁性層および/または磁性層を有する(または非磁性層および/または磁性層が追って設けられる)表面とは反対側の表面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。
(その他の工程)
磁気テープの製造のためのその他の各種工程については、公知技術を適用できる。各種工程については、例えば特開2010-231843号公報の段落0067~0070を参照できる。例えば、磁性層形成用組成物の塗布層には、この塗布層が湿潤状態にあるうちに、配向ゾーンにおいて配向処理を行うことができる。配向処理については、特開2010-24113号公報の段落0052の記載をはじめとする各種公知技術を適用することができる。例えば、垂直配向処理は、異極対向磁石を用いる方法等の公知の方法によって行うことができる。配向ゾーンでは、乾燥風の温度、風量および/または配向ゾーンにおける搬送速度によって塗布層の乾燥速度を制御することができる。また、配向ゾーンに搬送する前に塗布層を予備乾燥させてもよい。
各種工程を経ることによって、長尺状の磁気テープ原反を得ることができる。得られた磁気テープ原反は、公知の裁断機によって、磁気テープカートリッジに巻装すべき磁気テープの幅に裁断(スリット)される。上記の幅は規格にしたがい決定され、通常、1/2インチである。1/2インチ=12.65mmである。
スリットして得られた磁気テープには、通常、サーボパターンが形成される。サーボパターンについて、詳細は後述する。
(熱処理)
一形態では、上記磁気テープは、以下のような熱処理を経て製造された磁気テープであることができる。また、他の一形態では、上記磁気テープは、以下のような熱処理を行うことなく製造された磁気テープであることができる。
熱処理としては、スリットして規格にしたがい決定された幅に裁断された磁気テープを、芯状部材に巻き付け、巻き付けた状態で行う熱処理を行うことができる。
一形態では、熱処理用の芯状部材(以下、「熱処理用巻芯」と呼ぶ。)に磁気テープを巻き付けた状態で上記熱処理を行い、熱処理後の磁気テープを磁気テープカートリッジのリールに巻き取り、磁気テープがリールに巻装された磁気テープカートリッジを作製することができる。
熱処理用巻芯は、金属製、樹脂製、紙製等であることができる。熱処理用巻芯の材料は、スポーキング等の巻き故障の発生を抑制する観点から、剛性が高い材料であることが好ましい。この点から、熱処理用巻芯は、金属製または樹脂製であることが好ましい。また、剛性の指標として、熱処理用巻芯の材料の曲げ弾性率は0.2GPa(ギガパスカル)以上が好ましく、0.3GPa以上がより好ましい。他方、高剛性の材料は一般に高価であるため、巻き故障の発生を抑制できる剛性を超える剛性を有する材料の熱処理用巻芯を用いることはコスト増につながる。以上の点を考慮すると、熱処理用巻芯の材料の曲げ弾性率は250GPa以下が好ましい。曲げ弾性率は、ISO(International Organization for Standardization)178にしたがい測定される値であり、各種材料の曲げ弾性率は公知である。また、熱処理用巻芯は中実または中空の芯状部材であることができる。中空状の場合、剛性を維持する観点から、肉厚は2mm以上であることが好ましい。また、熱処理用巻芯は、フランジを有していてもよく、有さなくてもよい。
熱処理用巻芯に巻き付ける磁気テープとして最終的に磁気テープカートリッジに収容する長さ(以下、「最終製品長」と呼ぶ。)以上の磁気テープを準備し、この磁気テープを熱処理用巻芯に巻き付けた状態で熱処理環境下に置くことにより熱処理を行うことが好ましい。熱処理用巻芯に巻き付ける磁気テープ長は最終製品長以上であり、熱処理用巻芯等への巻き取りの容易性の観点からは、「最終製品長+α」とすることが好ましい。このαは、上記の巻き取りの容易性の観点からは5m以上であることが好ましい。熱処理用巻芯への巻き取り時のテンションは、0.1N(ニュートン)以上が好ましい。また、過度な変形が発生することを抑制する観点から、熱処理用巻芯への巻き取り時のテンションは1.5N以下が好ましく、1.0N以下がより好ましい。熱処理用巻芯の外径は、巻き付けの容易性およびコイリング(長手方向のカール)の抑制の観点から、20mm以上が好ましく、40mm以上がより好ましい。また、熱処理用巻芯の外径は100mm以下が好ましく、90mm以下がより好ましい。熱処理用巻芯の幅は、この巻芯に巻き付ける磁気テープの幅以上であればよい。また、熱処理後、熱処理用巻芯から磁気テープを取り外す際には、取り外す操作中に意図しないテープ変形が生じることを抑制するために、磁気テープおよび熱処理用巻芯が十分冷却された後に磁気テープを熱処理用巻芯から取り外すことが好ましい。取り外した磁気テープは、一度別の巻芯(「一時巻き取り用巻芯」と呼ぶ。)に巻き取り、その後、一時巻き取り用巻芯から磁気テープカートリッジのリール(一般に外径は40~50mm程度)へ磁気テープを巻き取ることが好ましい。これにより、熱処理時の磁気テープの熱処理用巻芯に対する内側と外側との関係を維持して、磁気テープカートリッジのリールへ磁気テープを巻き取ることができる。一時巻き取り用巻芯の詳細およびこの巻芯へ磁気テープを巻き取る際のテンションについては、熱処理用巻芯に関する先の記載を参照できる。上記熱処理を「最終製品長+α」の長さの磁気テープに施す形態においては、任意の段階で、「+α」の長さ分を切り取ればよい。例えば、一形態では、一時巻き取り用巻芯から磁気テープカートリッジのリールへ最終製品長分の磁気テープを巻き取り、残りの「+α」の長さ分を切り取ればよい。切り取って廃棄される部分を少なくする観点からは、上記αは20m以下であることが好ましい。
上記のように芯状部材に巻き付けた状態で行われる熱処理の具体的形態について、以下に説明する。
熱処理を行う雰囲気温度(以下、「熱処理温度」と呼ぶ。)は、40℃以上が好ましく、50℃以上がより好ましい。一方、過度な変形を抑制する観点からは、熱処理温度は75℃以下が好ましく、70℃以下がより好ましく、65℃以下が更に好ましい。
熱処理を行う雰囲気の重量絶対湿度は、0.1g/kg Dry air以上が好ましく、1g/kg Dry air以上がより好ましい。重量絶対湿度が上記範囲の雰囲気は、水分を低減するための特殊な装置を用いずに準備できるため好ましい。一方、重量絶対湿度は、結露が生じて作業性が低下することを抑制する観点からは、70g/kg Dry air以下が好ましく、66g/kg Dry air以下がより好ましい。熱処理時間は、0.3時間以上が好ましく、0.5時間以上がより好ましい。また、熱処理時間は、生産効率の観点からは、48時間以下が好ましい。
(サーボパターンの形成)
「サーボパターンの形成」は、「サーボ信号の記録」ということもできる。以下に、サーボパターンの形成について説明する。
サーボパターンは、通常、磁気テープの長手方向に沿って形成される。サーボ信号を利用する制御(サーボ制御)の方式としては、タイミングベースサーボ(TBS)、アンプリチュードサーボ、周波数サーボ等が挙げられる。
ECMA(European Computer Manufacturers Association)―319(June 2001)に示される通り、LTO(Linear Tape-Open)規格に準拠した磁気テープ(一般に「LTOテープ」と呼ばれる。)では、タイミングベースサーボ方式が採用されている。このタイミングベースサーボ方式において、サーボパターンは、互いに非平行な一対の磁気ストライプ(「サーボストライプ」とも呼ばれる。)が、磁気テープの長手方向に連続的に複数配置されることによって構成されている。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」とは、タイミングベースサーボ方式のサーボシステムにおけるヘッドトラッキングを可能とするサーボパターンをいう。上記のように、サーボパターンが互いに非平行な一対の磁気ストライプにより構成される理由は、サーボパターン上を通過するサーボ信号読み取り素子に、その通過位置を教えるためである。具体的には、上記の一対の磁気ストライプは、その間隔が磁気テープの幅方向に沿って連続的に変化するように形成されており、サーボ信号読み取り素子がその間隔を読み取ることによって、サーボパターンとサーボ信号読み取り素子との相対位置を知ることができる。この相対位置の情報が、データトラックのトラッキングを可能にする。そのために、サーボパターン上には、通常、磁気テープの幅方向に沿って、複数のサーボトラックが設定されている。
サーボバンドは、磁気テープの長手方向に連続するサーボパターンにより構成される。このサーボバンドは、通常、磁気テープに複数本設けられる。例えば、LTOテープにおいて、その数は5本である。隣接する2本のサーボバンドに挟まれた領域が、データバンドである。データバンドは、複数のデータトラックで構成されており、各データトラックは、各サーボトラックに対応している。
また、一形態では、特開2004-318983号公報に示されているように、各サーボバンドには、サーボバンドの番号を示す情報(「サーボバンドID(identification)」または「UDIM(Unique DataBand Identification Method)情報」とも呼ばれる。)が埋め込まれている。このサーボバンドIDは、サーボバンド中に複数ある一対のサーボストライプのうちの特定のものを、その位置が磁気テープの長手方向に相対的に変位するように、ずらすことによって記録されている。具体的には、複数ある一対のサーボストライプのうちの特定のもののずらし方を、サーボバンド毎に変えている。これにより、記録されたサーボバンドIDはサーボバンド毎にユニークなものとなるため、一つのサーボバンドをサーボ信号読み取り素子で読み取るだけで、そのサーボバンドを一意に(uniquely)特定することができる。
なお、サーボバンドを一意に特定する方法には、ECMA―319(June 2001)に示されているようなスタッガード方式を用いたものもある。このスタッガード方式では、磁気テープの長手方向に連続的に複数配置された、互いに非平行な一対の磁気ストライプ(サーボストライプ)の群を、サーボバンド毎に磁気テープの長手方向にずらすように記録する。隣接するサーボバンド間における、このずらし方の組み合わせは、磁気テープ全体においてユニークなものとされているため、2つのサーボ信号読み取り素子によりサーボパターンを読み取る際に、サーボバンドを一意に特定することも可能となっている。
また、各サーボバンドには、ECMA―319(June 2001)に示されている通り、通常、磁気テープの長手方向の位置を示す情報(「LPOS(Longitudinal Position)情報」とも呼ばれる。)も埋め込まれている。このLPOS情報も、UDIM情報と同様に、一対のサーボストライプの位置を、磁気テープの長手方向にずらすことによって記録されている。ただし、UDIM情報とは異なり、このLPOS情報では、各サーボバンドに同じ信号が記録されている。
上記のUDIM情報およびLPOS情報とは異なる他の情報を、サーボバンドに埋め込むことも可能である。この場合、埋め込まれる情報は、UDIM情報のようにサーボバンド毎に異なるものであってもよいし、LPOS情報のようにすべてのサーボバンドに共通のものであってもよい。
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、一対のサーボストライプの群の中から、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。
サーボパターン形成用ヘッドは、サーボライトヘッドと呼ばれる。サーボライトヘッドは、通常、上記一対の磁気ストライプに対応した一対のギャップを、サーボバンドの数だけ有する。通常、各一対のギャップには、それぞれコアとコイルが接続されており、コイルに電流パルスを供給することによって、コアに発生した磁界が、一対のギャップに漏れ磁界を生じさせることができる。サーボパターンの形成の際には、サーボライトヘッド上に磁気テープを走行させながら電流パルスを入力することによって、一対のギャップに対応した磁気パターンを磁気テープに転写させて、サーボパターンを形成することができる。各ギャップの幅は、形成されるサーボパターンの密度に応じて適宜設定することができる。各ギャップの幅は、例えば、1μm以下、1~10μm、10μm以上等に設定可能である。
磁気テープにサーボパターンを形成する前には、磁気テープに対して、通常、消磁(イレース)処理が施される。このイレース処理は、直流磁石または交流磁石を用いて、磁気テープに一様な磁界を加えることによって行うことができる。イレース処理には、DC(Direct Current)イレースとAC(Alternating Current)イレースとがある。ACイレースは、磁気テープに印加する磁界の方向を反転させながら、その磁界の強度を徐々に下げることによって行われる。一方、DCイレースは、磁気テープに一方向の磁界を加えることによって行われる。DCイレースには、更に2つの方法がある。第一の方法は、磁気テープの長手方向に沿って一方向の磁界を加える、水平DCイレースである。第二の方法は、磁気テープの厚み方向に沿って一方向の磁界を加える、垂直DCイレースである。イレース処理は、磁気テープ全体に対して行ってもよいし、磁気テープのサーボバンド毎に行ってもよい。
形成されるサーボパターンの磁界の向きは、イレースの向きに応じて決まる。例えば、磁気テープに水平DCイレースが施されている場合、サーボパターンの形成は、磁界の向きがイレースの向きと反対になるように行われる。これにより、サーボパターンが読み取られて得られるサーボ信号の出力を、大きくすることができる。なお、特開2012-53940号公報に示されている通り、垂直DCイレースされた磁気テープに、上記ギャップを用いた磁気パターンの転写を行った場合、形成されたサーボパターンが読み取られて得られるサーボ信号は、単極パルス形状となる。一方、水平DCイレースされた磁気テープに、上記ギャップを用いた磁気パターンの転写を行った場合、形成されたサーボパターンが読み取られて得られるサーボ信号は、双極パルス形状となる。
また、一形態では、サーボ信号を利用して走行中の磁気テープの幅方向の寸法情報を取得し、取得された寸法情報に応じて磁気テープの長手方向にかかるテンションを調整して変化させることによって、磁気テープの幅方向の寸法を制御することができる。このようなテンション調整を行うことは、記録または再生時、磁気テープの幅変形によってデータを記録または再生するための磁気ヘッドが狙いのトラック位置からずれてデータの記録または再生を行ってしまうことを抑制することに寄与し得る。
[磁気テープカートリッジ]
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。
上記テープカートリッジに含まれる磁気テープの詳細は、先に記載した通りである。
磁気テープカートリッジでは、一般に、カートリッジ本体内部に磁気テープがリールに巻き取られた状態で収容されている。リールは、カートリッジ本体内部に回転可能に備えられている。磁気テープカートリッジとしては、カートリッジ本体内部にリールを1つ具備する単リール型の磁気テープカートリッジおよびカートリッジ本体内部にリールを2つ具備する双リール型の磁気テープカートリッジが広く用いられている。単リール型の磁気テープカートリッジは、磁気テープへのデータの記録および/または再生のために磁気テープ装置に装着されると、磁気テープカートリッジから磁気テープが引き出されて磁気テープ装置側のリールに巻き取られる。磁気テープカートリッジから巻き取りリールまでの磁気テープ搬送経路には、磁気ヘッドが配置されている。磁気テープカートリッジ側のリール(供給リール)と磁気テープ装置側のリール(巻き取りリール)との間で、磁気テープの送り出しと巻き取りが行われる。この間、磁気ヘッドと磁気テープの磁性層表面とが接触し摺動することにより、データの記録および/または再生が行われる。これに対し、双リール型の磁気テープカートリッジは、供給リールと巻き取りリールの両リールが、磁気テープカートリッジ内部に具備されている。
[磁気テープ装置]
本発明の一態様は、上記磁気テープと、磁気ヘッドと、を含む磁気テープ装置に関する。上記磁気テープ装置において、磁気テープへのデータの記録および/または磁気テープに記録されたデータの再生は、磁気テープの磁性層表面と磁気ヘッドとを接触させて摺動させることにより行うことができる。
本発明および本明細書において、「磁気テープ装置」とは、磁気テープへのデータの記録および磁気テープに記録されたデータの再生の少なくとも一方を行うことができる装置を意味するものとする。かかる装置は、一般にドライブと呼ばれる。上記磁気テープ装置に含まれる磁気ヘッドは、磁気テープへのデータの記録を行うことができる記録ヘッドであることができ、磁気テープに記録されたデータの再生を行うことができる再生ヘッドであることもできる。また、上記磁気テープ装置は、一形態では、別々の磁気ヘッドとして、記録ヘッドと再生ヘッドの両方を含むことができる。他の一形態では、上記磁気テープ装置に含まれる磁気ヘッドは、記録素子と再生素子の両方を1つの磁気ヘッドに備えた構成を有することもできる。再生ヘッドとしては、磁気テープに記録された情報を感度よく読み取ることができる磁気抵抗効果型(MR;Magnetoresistive)素子を再生素子として含む磁気ヘッド(MRヘッド)が好ましい。MRヘッドとしては、公知の各種MRヘッド(例えば、GMR(Giant Magnetoresistive)ヘッド、TMR(Tunnel Magnetoresistive)ヘッド等)を用いることができる。また、データの記録および/またはデータの再生を行う磁気ヘッドには、サーボ信号読み取り素子が含まれていてもよい。または、データの記録および/またはデータの再生を行う磁気ヘッドとは別のヘッドとして、サーボ信号読み取り素子を備えた磁気ヘッド(サーボヘッド)が上記磁気テープ装置に含まれていてもよい。例えば、データの記録および/または記録されたデータの再生を行う磁気ヘッド(以下、「記録再生ヘッド」とも呼ぶ。)は、サーボ信号読み取り素子を2つ含むことができ、2つのサーボ信号読み取り素子のそれぞれが、データバンドを挟んで隣り合う2本のサーボバンドを同時に読み取ることができる。2つのサーボ信号読み取り素子の間に、1つまたは複数のデータ用素子を配置することができる。データの記録のための素子(記録素子)とデータの再生のための素子(再生素子)を、「データ用素子」と総称する。
データの記録および/または記録されたデータの再生の際には、まず、サーボ信号を用いたトラッキングを行うことができる。即ち、サーボ信号読み取り素子を所定のサーボトラックに追従させることによって、データ用素子が、目的とするデータトラック上を通過するように制御することができる。データトラックの移動は、サーボ信号読み取り素子が読み取るサーボトラックを、テープ幅方向に変更することにより行われる。
また、記録再生ヘッドは、他のデータバンドに対する記録および/または再生を行うことも可能である。その際には、先に記載したUDIM情報を利用してサーボ信号読み取り素子を所定のサーボバンドに移動させ、そのサーボバンドに対するトラッキングを開始すればよい。
図2に、データバンドおよびサーボバンドの配置例を示す。図2中、磁気テープMTの磁性層には、複数のサーボバンド1が、ガイドバンド3に挟まれて配置されている。2本のサーボバンドに挟まれた複数の領域2が、データバンドである。サーボパターンは、磁化領域であって、サーボライトヘッドにより磁性層の特定の領域を磁化することによって形成される。サーボライトヘッドにより磁化する領域(サーボパターンを形成する位置)は規格により定められている。例えば業界標準規格であるLTO Ultriumフォーマットテープには、磁気テープ製造時に、図3に示すようにテープ幅方向に対して傾斜した複数のサーボパターンが、サーボバンド上に形成される。詳しくは、図3中、サーボバンド1上のサーボフレームSFは、サーボサブフレーム1(SSF1)およびサーボサブフレーム2(SSF2)から構成される。サーボサブフレーム1は、Aバースト(図3中、符号A)およびBバースト(図3中、符号B)から構成される。AバーストはサーボパターンA1~A5から構成され、BバーストはサーボパターンB1~B5から構成される。一方、サーボサブフレーム2は、Cバースト(図3中、符号C)およびDバースト(図3中、符号D)から構成される。CバーストはサーボパターンC1~C4から構成され、DバーストはサーボパターンD1~D4から構成される。このような18本のサーボパターンが5本と4本のセットで、5、5、4、4、の配列で並べられたサブフレームに配置され、サーボフレームを識別するために用いられる。図3には、説明のために1つのサーボフレームを示した。ただし、実際には、タイミングベースサーボ方式のヘッドトラッキングが行われる磁気テープの磁性層には、各サーボバンドに、複数のサーボフレームが走行方向に配置されている。図3中、矢印は走行方向を示している。例えば、LTO Ultriumフォーマットテープは、通常、磁性層の各サーボバンドに、テープ長1mあたり5000以上のサーボフレームを有する。
上記磁気テープ装置において、一形態では、磁気テープは取り外し可能な媒体(いわゆる可換媒体)として扱われ、磁気テープを収容した磁気テープカートリッジが磁気テープ装置に挿入され、取り出される。他の一形態では、磁気テープは可換媒体として扱われず、磁気ヘッドを備えた磁気テープ装置のリールに磁気テープが巻き取られ、磁気テープ装置内に磁気テープが収容される。
以下に、本発明の一態様を実施例に基づき説明する。但し、本発明は実施例に示す態様に限定されるものではない。以下に記載の「部」、「%」の表示は、特に断らない限り、「質量部」、「質量%」を示す。「eq」は、当量(equivalent)であり、SI単位に換算不可の単位である。
また、以下の各種工程および操作は、特記しない限り、温度20~25℃および相対湿度40~60%の環境において行った。
[実施例1]
(1)アルミナ分散物の調製
磁性層形成用組成物の調製時に研磨剤液として使用するアルミナ分散物を、以下の方法によって調製した。
アルファ化率約65%、BET比表面積20m/gのアルミナ粉末(住友化学社製HIT-80)100.0部に対し、10.0部のステアリン酸、5.0部のステアリン酸アミド、極性基としてSONa基を有するポリエステルポリウレタン樹脂(東洋紡社製UR-4800(極性基量:80meq/kg))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15.7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)の混合溶液570.0部を混合し、分散ビーズ(表1に示すビーズ径のジルコニアビーズ)の存在下で、ペイントシェーカーにより分散させた(分散時間:表1参照)。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。
(2)カーボンブラック分散物の調製
磁性層形成用組成物の調製時に突起形成剤液として使用するカーボンブラック分散物を、以下の方法によって調製した。
平均粒子サイズ80nmのカーボンブラック100.0部に対して、10.0部のステアリン酸、5.0部のステアリン酸アミド、溶媒としてシクロヘキサノン985.0部を混合し、撹拌機付きバッチ型超音波分散装置にて、撹拌回転数1500rpm(rotations per minute)で、6時間超音波処理を行うことによって液化処理した。液化したカーボンブラック分散物を、横型ビーズミル分散機において、分散ビーズ(表1に示すビーズ径のジルコニアビーズ)を用い、ビーズ充填率80体積%、ローター先端周速10m/秒で、1パスあたりの滞留時間を2分間とし、表1に示す分散パス数で分散処理を行った。得られた分散物をディゾルバー撹拌機で周速10m/秒で30分撹拌後、フロー式超音波分散機にて流量3kg/分で3パス処理し、カーボンブラック分散物を得た。
(3)磁性層形成用組成物処方
(磁性液)
強磁性粉末 100.0部
平均粒子サイズ(平均板径)21nmの六方晶バリウムフェライト粉末(表1中、「BaFe」)
SONa基含有ポリウレタン樹脂 14.0部
重量平均分子量:70,000、SONa基:0.2meq/g
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 40.0部
(突起形成剤液)
上記(2)で調製したカーボンブラック分散物 10.0部
(その他の成分)
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)L) 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
(4)非磁性層形成用組成物処方
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:52m/g
カーボンブラック 20.0部
平均粒子サイズ:20nm
SONa基含有ポリウレタン樹脂 18.0部
重量平均分子量:70,000、SONa基:0.2meq/g
ステアリン酸 2.0部
ステアリン酸アミド 0.2部
脂肪酸エステル(ブチルステアレート) 表1参照
シクロヘキサノン 300.0部
メチルエチルケトン 300.0部
(5)バックコート層形成用組成物処方
カーボンブラック 100.0部
DBP(Dibutyl phthalate)吸油量:74cm/100g
ニトロセルロース 27.0部
スルホン酸基および/またはその塩を含有するポリエステルポリウレタン樹脂
62.0部
ポリエステル樹脂 4.0部
アルミナ粉末(BET比表面積:17m/g) 0.6部
メチルエチルケトン 600.0部
トルエン 600.0部
ポリイソシアネート(東ソー社製コロネート(登録商標)L) 15.0部
(6)各層形成用組成物の調製
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、研磨剤液、突起形成剤液、ならびに上記のその他の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)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、その後、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、ステアリン酸アミドおよびブチルステアレート)を添加して、ディゾルバー撹拌機にて撹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。
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を除く上記成分を、ディゾルバー撹拌機に導入し、周速10m/秒で30分間撹拌した後、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、ポリイソシアネートを添加して、ディゾルバー撹拌機にて撹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。
(7)磁気テープおよび磁気テープカートリッジの作製
厚み4.1μmの二軸延伸ポリエチレンテレフタレート製支持体の表面上に、乾燥後の厚みが0.7μmとなるように上記(6)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、非磁性層上に乾燥後の厚みが0.1μmとなるように上記(6)で調製した磁性層形成用組成物を塗布して塗布層を形成した。その後に、磁性層形成用組成物の塗布層が未乾燥状態にあるうちに、磁場強度0.3Tの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後、乾燥させ、磁性層を形成した。その後、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に、乾燥後の厚みが0.3μmとなるように上記(6)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。
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、速度100m/分、線圧300kg/cm、および90℃のカレンダ温度(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。
その後、長尺状の磁気テープ原反を雰囲気温度70℃の熱処理炉内に保管することにより熱処理を行った(熱処理時間:36時間)。熱処理後、1/2インチ幅にスリットして、磁気テープを得た。得られた磁気テープの磁性層に市販のサーボライターによってサーボ信号を記録することにより、LTO(Linear Tape-Open) 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(タイミングベースサーボパターン)を有する磁気テープを得た。こうして形成されたサーボパターンは、JIS(Japanese Industrial Standards) X6175:2006およびStandard ECMA-319(June 2001)の記載にしたがうサーボパターンである。サーボバンドの合計本数は5、データバンドの合計本数は4である。
上記サーボパターン形成後の磁気テープ(長さ970m)を熱処理用巻芯に巻き取り、この巻芯に巻き付けた状態で熱処理した。熱処理用巻芯としては、曲げ弾性率0.8GPaの樹脂製の中実状の芯状部材(外径:50mm)を使用し、巻き取り時のテンションは0.6Nとした。熱処理は、熱処理温度50℃で5時間行った。熱処理を行った雰囲気の重量絶対湿度は、10g/kg Dry airであった。
上記熱処理後、磁気テープおよび熱処理用巻芯が十分冷却された後に磁気テープを熱処理用巻芯から取り外し、一時巻き取り用巻芯に巻き取り、その後、一時巻き取り用巻芯から磁気テープカートリッジ(LTO Ultrium7データカートリッジ)のリール(リール外径:44mm)へ最終製品長分(960m)の磁気テープを巻き取り、残り10m分は切り取り、切り取り側の末端に、市販のスプライシングテープによって、Standard ECMA(European Computer Manufacturers Association)-319(June 2001) Section 3の項目9にしたがうリーダーテープを接合させた。一時巻き取り用巻芯としては、熱処理用巻芯と同じ材料製で同じ外径を有する中実状の芯状部材を使用し、巻き取り時のテンションは0.6Nとした。
以上により、長さ960mの磁気テープがリールに巻装された単リール型の実施例1の磁気テープカートリッジを作製した。
[実施例2~11、比較例1~7]
表1に示すように各種項目を変更した点以外、実施例1と同様に、磁気テープが収容された磁気テープカートリッジを作製した。
表1中、「アルミナ分散物およびカーボンブラック分散物調製時のステアリン酸およびステアリン酸アミド含有の有無」の欄に「有」と記載されている実施例および比較例については、実施例1と同様にアルミナ分散物およびカーボンブラック分散物の調製を行った。
上記の欄に「無」と記載されている比較例については、ステアリン酸およびステアリン酸アミドを混合せず、アルミナ分散物およびカーボンブラック分散物を調製した。
表1中、「強磁性粉末」の欄における「SrFe1」は、以下のように作製された六方晶ストロンチウムフェライト粉末を示す。
SrCOを1707g、HBOを687g、Feを1120g、Al(OH)を45g、BaCOを24g、CaCOを13g、およびNdを235g秤量し、ミキサーにて混合し原料混合物を得た。
得られた原料混合物を、白金ルツボで溶融温度1390℃で溶融し、融液を撹拌しつつ白金ルツボの底に設けた出湯口を加熱し、融液を約6g/秒で棒状に出湯させた。出湯液を水冷双ローラーで圧延急冷して非晶質体を作製した。
作製した非晶質体280gを電気炉に仕込み、昇温速度3.5℃/分にて635℃(結晶化温度)まで昇温し、同温度で5時間保持して六方晶ストロンチウムフェライト粒子を析出(結晶化)させた。
次いで六方晶ストロンチウムフェライト粒子を含む上記で得られた結晶化物を乳鉢で粗粉砕し、ガラス瓶に粒径1mmのジルコニアビーズ1000gと濃度1%の酢酸水溶液を800mL加えてペイントシェーカーにて3時間分散処理を行った。その後、得られた分散液をビーズと分離させステンレスビーカーに入れた。分散液を液温100℃で3時間静置させてガラス成分の溶解処理を行った後、遠心分離器で沈澱させてデカンテーションを繰り返して洗浄し、炉内温度110℃の加熱炉内で6時間乾燥させて六方晶ストロンチウムフェライト粉末を得た。
上記で得られた六方晶ストロンチウムフェライト粉末の平均粒子サイズは18nm、活性化体積は902nm、異方性定数Kuは2.2×10J/m、質量磁化σsは49A・m/kgであった。
上記で得られた六方晶ストロンチウムフェライト粉末から試料粉末を12mg採取し、この試料粉末を先に例示した溶解条件によって部分溶解して得られたろ液の元素分析をICP分析装置によって行い、ネオジム原子の表層部含有率を求めた。
別途、上記で得られた六方晶ストロンチウムフェライト粉末から試料粉末を12mg採取し、この試料粉末を先に例示した溶解条件によって全溶解して得られたろ液の元素分析をICP分析装置によって行い、ネオジム原子のバルク含有率を求めた。
上記で得られた六方晶ストロンチウムフェライト粉末の鉄原子100原子%に対するネオジム原子の含有率(バルク含有率)は、2.9原子%であった。また、ネオジム原子の表層部含有率は8.0原子%であった。表層部含有率とバルク含有率との比率、「表層部含有率/バルク含有率」は2.8であり、ネオジム原子が粒子の表層に偏在していることが確認された。
上記で得られた粉末が六方晶フェライトの結晶構造を示すことは、CuKα線を電圧45kVかつ強度40mAの条件で走査し、下記条件でX線回折パターンを測定すること(X線回折分析)により確認した。上記で得られた粉末は、マグネトプランバイト型(M型)の六方晶フェライトの結晶構造を示した。また、X線回折分析により検出された結晶相は、マグネトプランバイト型の単一相であった。
PANalytical X’Pert Pro回折計、PIXcel検出器
入射ビームおよび回折ビームのSollerスリット:0.017ラジアン
分散スリットの固定角:1/4度
マスク:10mm
散乱防止スリット:1/4度
測定モード:連続
1段階あたりの測定時間:3秒
測定速度:毎秒0.017度
測定ステップ:0.05度
表1中、「強磁性粉末」の欄における「SrFe2」は、以下のように作製された六方晶ストロンチウムフェライト粉末を示す。
SrCOを1725g、HBOを666g、Feを1332g、Al(OH)を52g、CaCOを34g、BaCOを141g秤量し、ミキサーにて混合し原料混合物を得た。
得られた原料混合物を、白金ルツボで溶融温度1380℃で溶解し、融液を撹拌しつつ白金ルツボの底に設けた出湯口を加熱し、融液を約6g/秒で棒状に出湯させた。出湯液を水冷双ロールで圧延急冷して非晶質体を作製した。
得られた非晶質体280gを電気炉に仕込み、645℃(結晶化温度)まで昇温し、同温度で5時間保持し六方晶ストロンチウムフェライト粒子を析出(結晶化)させた。
次いで六方晶ストロンチウムフェライト粒子を含む上記で得られた結晶化物を乳鉢で粗粉砕し、ガラス瓶に粒径1mmのジルコニアビーズ1000gと濃度1%の酢酸水溶液を800mL加えてペイントシェーカーにて3時間分散処理を行った。その後、得られた分散液をビーズと分離させステンレスビーカーに入れた。分散液を液温100℃で3時間静置させてガラス成分の溶解処理を行った後、遠心分離器で沈澱させてデカンテーションを繰り返して洗浄し、炉内温度110℃の加熱炉内で6時間乾燥させて六方晶ストロンチウムフェライト粉末を得た。
得られた六方晶ストロンチウムフェライト粉末の平均粒子サイズは19nm、活性化体積は1102nm、異方性定数Kuは2.0×10J/m、質量磁化σsは50A・m/kgであった。
表1中、「強磁性粉末」の欄における「ε-酸化鉄」は、以下のように作製されたε-酸化鉄粉末を示す。
純水90gに、硝酸鉄(III)9水和物8.3g、硝酸ガリウム(III)8水和物1.3g、硝酸コバルト(II)6水和物190mg、硫酸チタン(IV)150mg、およびポリビニルピロリドン(PVP)1.5gを溶解させたものを、マグネチックスターラーを用いて撹拌しながら、大気雰囲気中、雰囲気温度25℃の条件下で、濃度25%のアンモニア水溶液4.0gを添加し、雰囲気温度25℃の温度条件のまま2時間撹拌した。得られた溶液に、クエン酸1gを純水9gに溶解させて得たクエン酸水溶液を加え、1時間撹拌した。撹拌後に沈殿した粉末を遠心分離によって採集し、純水で洗浄し、炉内温度80℃の加熱炉内で乾燥させた。
乾燥させた粉末に純水800gを加えて再度粉末を水に分散させて分散液を得た。得られた分散液を液温50℃に昇温し、撹拌しながら濃度25%アンモニア水溶液を40g滴下した。50℃の温度を保ったまま1時間撹拌した後、テトラエトキシシラン(TEOS)14mLを滴下し、24時間撹拌した。得られた反応溶液に、硫酸アンモニウム50gを加え、沈殿した粉末を遠心分離によって採集し、純水で洗浄し、炉内温度80℃の加熱炉内で24時間乾燥させ、強磁性粉末の前駆体を得た。
得られた強磁性粉末の前駆体を、大気雰囲気下、炉内温度1000℃の加熱炉内に装着し、4時間の熱処理を施した。
熱処理した強磁性粉末の前駆体を、4mol/Lの水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液中に投入し、液温を70℃に維持して24時間撹拌することにより、熱処理した強磁性粉末の前駆体から不純物であるケイ酸化合物を除去した。
その後、遠心分離処理により、ケイ酸化合物を除去した強磁性粉末を採集し、純水で洗浄を行い、強磁性粉末を得た。
得られた強磁性粉末の組成を高周波誘導結合プラズマ発光分光分析(ICP-OES;Inductively Coupled Plasma-Optical Emission Spectrometry)により確認したところ、Ga、CoおよびTi置換型ε-酸化鉄(ε-Ga0.28Co0.05Ti0.05Fe1.62)であった。また、先に六方晶ストロンチウムフェライト粉末SrFe1に関して記載した条件と同様の条件でX線回折分析を行い、X線回折パターンのピークから、得られた強磁性粉末が、α相およびγ相の結晶構造を含まない、ε相の単相の結晶構造(ε-酸化鉄型の結晶構造)を有することを確認した。
得られたε-酸化鉄粉末の平均粒子サイズは12nm、活性化体積は746nm、異方性定数Kuは1.2×10J/m、質量磁化σsは16A・m/kgであった。
上記の六方晶ストロンチウムフェライト粉末およびε-酸化鉄粉末の活性化体積および異方性定数Kuは、各強磁性粉末について、振動試料型磁力計(東英工業社製)を用いて、先に記載の方法により求められた値である。
また、質量磁化σsは、振動試料型磁力計(東英工業社製)を用いて磁場強度1194kA/m(15kOe)で測定された値である。
実施例および比較例について、それぞれ磁気テープカートリッジを2つ作製し、1つを以下の物性評価のために使用し、他の1つを以下の電磁変換特性の評価のために使用した。
[磁気テープの物性評価]
<磁性層の表面を不織布によりふき取ることによって採取される流体潤滑剤量>
図1に示す構成のリールテスターを使用し、不織布として日本バイリーン社製4000CRを使用して先に記載した方法によって、実施例および比較例の磁気テープの磁性層の表面を不織布によってふき取った。
ふき取り後の不織布を用いて、先に記載した方法によって不織布からn-ヘキサンへ成分を抽出して抽出液を得た。
先に記載したように、実施例および比較例の磁気テープは、流体潤滑剤として脂肪酸エステルであるブチルステアレートを含んでいるため、得られた抽出液中のブチルステアレートを定量した。GC/MS/MSを使用してMRM法によって定量分析を行った。分析条件は、以下の通りとした。
(分析条件)
カラムの種類:HP-5MS UI (Agilent Technologies社製)
カラム長さ:30m
カラム内径:0.25mm
注入量:1μl(スプリットレス)
インジェクター温度:300℃
検出器温度:300℃
カラム温度:40℃(0min.)→40℃(0.5min.)→280℃(16.5min.)→STOP(18min.)
<磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシング>
AFMとしてVeeco社製Nanoscope4を使用し、探針としてBRUKER社製RTESP-300を使用して、先に記載した方法によって、実施例および比較例の各磁気テープの磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングを求めた。テキストファイルをマイクロソフト社製エクセルのエクセルファイルとして開き、エクセルファイル上で、512×512=262,144個の値に対して262番目(0.1%に相当)に大きな値の読み取りを行った。
<異方性磁界Hk>
実施例および比較例の各磁気テープから切り出したテープ試料について、異方性磁界Hkを、振動試料型磁力計としてTM-VSM5050-SMS型(玉川製作所製)を用いて先に記載した方法によって求めた。異方性磁界Hkは、実施例9では25kOe、実施例11では30kOe、その他の実施例および比較例では10~20kOeの範囲内であった。
[高温環境での繰り返し走行における電磁変換特性の評価]
雰囲気温度60℃±1℃相対湿度10%の環境にて、 以下の評価を行った。
実施例および比較例について、それぞれ、磁気テープカートリッジから取り出した磁気テープを、IBM社製LTO8テープドライブに搭載されている記録再生ヘッドを固定した1/2インチリールテスターに取り付け、記録および再生を行う際の磁気ヘッドと磁気テープとの相対速度を4m/秒として、データの記録および再生を行った。
記録は線記録密度300kfciで行い、再生を行った際の再生出力を測定し、信号対雑音比(再生出力とノイズとの比)としてSNR(Signal-to-Noise Ratio)を求めた。単位kfciとは、線記録密度の単位(SI単位系に換算不可)である。
走行1パス目に記録再生した時のSNRと、走行10,000パス目に記録再生したときのSNRの差を算出した。走行10,000パス目のSNRが走行1パス目のSNRと比べて5.0dB超低下した場合を判定NGとした。
比較例6および比較例7では、繰り返し走行中に磁気ヘッドが磁性層表面に貼り付いてしまい、走行が停止してしまったため、走行10,000パス目のSNRを求めることができなかった(表1中、「貼りつき停止」と表記)。そのため、比較例6および比較例7についても、判定NGとした。
その他の場合を判定OKとした。
以上の結果を、表1(表1-1、表1-2)に示す。
表1に示す結果から、実施例の磁気テープが、過酷な高温環境で走行を繰り返しても電磁変換特性の低下が少ない磁気テープであることが確認できる。
本発明の一態様は、データストレージ用磁気テープの技術分野において有用である。

Claims (10)

  1. 非磁性支持体と、強磁性粉末を含む磁性層と、を有する磁気テープであって、
    前記磁性層の表面を不織布によりふき取ることによって採取される流体潤滑剤量は、磁性層の表面の単位面積あたりの値として、5~400ng/mの範囲である磁気テープ。
  2. 前記流体潤滑剤量は、30~250ng/mの範囲である、請求項1に記載の磁気テープ。
  3. 前記流体潤滑剤量は、120~200ng/mの範囲である、請求項1または2に記載の磁気テープ。
  4. 前記磁性層の表面における突起断面積0.1%スペーシングは、1.0~20.0nmの範囲である、請求項1~3のいずれか1項に記載の磁気テープ。
  5. 前記突起断面積0.1%スペーシングは、1.0~10.0nmの範囲である、請求項4に記載の磁気テープ。
  6. 前記突起断面積0.1%スペーシングは、1.0~7.0nmの範囲である、請求項4または5に記載の磁気テープ。
  7. 前記非磁性支持体と前記磁性層との間に、非磁性粉末を含む非磁性層を更に有する、請求項1~6のいずれか1項に記載の磁気テープ。
  8. 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、非磁性粉末を含むバックコート層を更に有する、請求項1~7のいずれか1項に記載の磁気テープ。
  9. 請求項1~8のいずれか1項に記載の磁気テープを含む磁気テープカートリッジ。
  10. 請求項1~8のいずれか1項に記載の磁気テープと、磁気ヘッドと、を含む磁気テープ装置。
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