JPH03256221A - 磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えば磁気ディスクカートリッジあるいは磁
気テープなどに用いる磁気記録媒体に係り、特にそれの
磁性層の表面状態に関するものである。

［従来の技術］ 近年、磁気記録媒体の大容量化、高密度化を図るため、
強磁性金属粉などの材質面での検討がなされるとともに
、磁性層の表面粗さを可及的に小さくして、磁気ヘッド
とのスペーシングロスを少なくしようとする傾向にある
。

［発明が解決しようとする課題］ ところで磁性層の表面粗さを可及的に小さくするにつれ
て、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの真実接触点が増加し
、接触点間に介在する潤滑剤の影響で、磁気記録媒体の
起動トルクが大きくなる。

第１９図は磁性層の表面粗さと起動トルクとの関係を示
す特性図、第２０図は起動トルク測定装置の斜視図であ
る。

第２０図において、図中の５１はディスクドライブ装置
、５２はモータ、５３は円盤、５４は起動トルクを測定
する磁気ディスクカートリッジ、５５は糸である。なお
、磁気記録媒体（磁気ディスク）の起動トルクＴは、下
式によって求めた。

Ｔ＝Ｆ　−ｒ Ｆ：糸５５の張力、 ｒ：円盤５３の半径。

第１９図に示すように磁気記録媒体の表面粗さと起動ト
ルクとは相関関係があり、表面粗さが小さくなると起動
トルクが急激に増加し、またトルク値のバラツキ範囲（
図中で線分で示している範囲）も大きくなっている。

このように起動トルクが大きくなるといデことは、駆動
モータの消費電力が大となるばかりでなく、磁気記録媒
体の走行が不安定になり、記録、再生特性に悪影響をお
よぼすことになり、動作信頼性の点で好ましいことでは
ない。

一方、磁気記録媒体に含有せしめる潤滑剤の量を少なく
すれば、吸着（粘着）を抑制して磁気記録媒体の起動ト
ルクを小さくすることができるが、潤滑剤の減少分だけ
磁気記録媒体の耐久性が悪くなるため得策ではない。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を解消し、
磁気記録媒体の起動トルクを小さくして、走行性を良好
にし、動作信頼性に優れた磁気記録媒体を提供するにあ
る。

［課題を解決するための手段］ そしてこの最大静止摩擦力は、磁気記録媒体の表面状態
によって左右される。特に磁気記録媒体中には磁気ヘッ
ドとのコンタクトに対する耐久性を確保するために潤滑
剤が含有されているため、この潤滑剤の吸着性（粘着性
）により、磁気ヘッドとの最大静止摩擦力が大きく変わ
ってくる。すなわち、磁気記録媒体上に磁気ヘッドを圧
接した場合、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの間には潤滑
剤かにじみ出し、所謂、真空吸着に類似した現象を伴い
、そのために最大静止摩擦力が極めて大きくなる。

この磁気記録媒体と磁気ヘッドとの間の吸着を抑制する
ためには、 （１）、潤滑剤の含有量を減少する。

（２）、磁気記録媒体の表面粗さを大きくする。

などの手段が考えられる。しかし、前記（１）の方法で
は磁気記録媒体の耐久性が劣化し、　（２）の方法では
電磁変換特性が劣化するなど、それぞれ相反する事項を
含んでいる。

そこで本発明では、磁気記録媒体の耐久性を損前述の目
的を達成するため、本発明は、ベースフィルムと、その
ベースフィルム上に形成されて内部に潤滑剤を保持した
磁性層とを有するフレキシブルな磁気記録媒体において
、 前記磁性層の表面が、例えば中心波長が５０μｍ以上の
比較的波長の長いなだらかな凹凸母面を有し、かつその
凹凸母面の表面上に例えば中心波長が３０μｍ程度の比
較的波長の短い凹凸子面が多数形成されていることを特
徴とするものである。

［作用］ 磁性層の表面状態を前述のように構成することにより、
磁気ヘッドとの総接触面積を従来のものよりも小さくす
ることができ、そのため駆動モータの起動トルクが少な
くて済み、消費電力の軽減が図れるとともに、磁気記録
媒体の走行性を安定化し、動作信頼性の高い磁気記録媒
体を提供することができる。

［実施例］ モータ起動時の負荷トルクは、磁気記録媒体と磁気ヘッ
ドとの最大静止摩擦力によって決まる。

なわない程度に潤滑剤を含むことができ、かつ電磁変換
特性も劣化させないように磁気記録媒体の表面粗さを小
さくして、しかも起動時のモータ負荷トルクを小さくす
るようにしたも′のである。

第４図は、表面が比較的なだらかな長波長λ１の粗さで
構成された磁気記録媒体を３次元モデルで示す説明図で
ある。図中の斜線部分は、磁気ヘッドとの接触点を示し
ている。同図に示すように磁気記録媒体の表面粗さは長
波長λ１で形成されているため、接触点の個々の面積Ｓ
ｉは比較的大きく、また、接触点間の距離は大きくなる
。第５図は、第４図の状態を２次元的にモデル化した、
すなわち平面的に現した図である。

一方、第６図は、表面が短波長λ２の粗さで構成された
磁気記録媒体を３次元モデル示す説明図である。この場
合、真実接触点の個々の面積Ｓ′ｌは比較的小さいが、
接触点間の距離も小さくなり、割と密に接触点が存在す
ることになる。

第４図ならびに第５図に示す磁気記録媒体の総接触面積
をΣＳｉ、第６図ならびに第７図に示す磁気記録媒体の
総接触面積をΣＳ′１とすると、ΣＳ１とΣＳ′ｌはほ
ぼ同じ面積となる。したがって、第４図ならびに第５図
に示す長波長λ１で形成された磁気記録媒体でも、第６
図ならびに第７図に示すように短波長λ２で形成された
磁気記録媒体でも、理論的にはモータの起動トルクは等
しいことになる。

第８図ならびに第９図は本発明の実施例に係る磁気記録
媒体を説明するための図であり、第８図に示すように磁
気記録媒体の表面粗さが、長波長λ１と短波長λ２とか
ら構成されている。すなわち、比較的波長の長い（長波
長λ１）なだらかな凹凸母面を有し、かつその凹凸母面
の表面上に比較的波長の短い（短波長λ２）凹凸子面が
多数形成されている。この磁気記録媒体の接触点はＳ＃
ｉであり、総接触面積はΣＳ＃ｉとなる。

ここで第５図、第７図ならびに第９図を比較すると明ら
かなように、第９図に示す磁気記録媒体の場合の総接触
面積のΣＳ’ｉは、第５図ならびに第７図に示す磁気記
録媒体の場合の総接触面積−トリシンの分解斜視図、第
２図はこの磁気ディスクカートリッジの使用状態を示す
磁気ヘッド挿入口付近の拡大断面図、第３図は磁気ディ
スクの拡大断面図である。

磁気ディスクカートリッジは、カートリッジケース１と
、そのカートリッジケース１内に回転可能に収納された
フレキシブルな磁気ディスク２と、カートリッジケース
１の外側に移動可能に支持されたシャッタ３と、カート
リッジケース１の内面に貼着されたクリーニングシート
７（第２図参照）とから主に構成されている。

前記カートリッジケース１は上ケース１ａと下ケースｌ
ｂとから構成され、これらは例えばＡＢＳ４１脂などの
硬質合成樹脂によって射出成形されている。

カートリッジケース１のほぼ中央には回転駆動軸挿入口
４が形成され、それの近くにヘッド挿入口５が設けられ
ている。またカートリッジケース１の前面付近には、前
記ジャシタ３の移動範囲を規制するための凹部６が形成
されている。

ΣＳｉ、ΣＳ′よりも約１／２小さい。このように磁気
記録媒体の総接触面積が小さいと、結果的には駆動モー
タの起動トルクが少なくて済むことになる。

なお本発明においては、磁気記録媒体の表面粗さを構成
する波長が長波長λｌと短波長λ２とからなっているが
、諸種の実験結果から具体的には長波長λ１は５０μｍ
以上の領域、例えば５０〜１５０μｍに中心波長を有す
るもの、短長波長λ２は５０μｍ未満の領域、例えば１
０〜５０μｍ未満に中心波長を有するものが好適である
ことが判明した。

このような表面状態を有する磁気記録媒体は、カレンダ
ー処理（例えばカレンダーロールの段数、ロール温度、
ロール圧力など）ならびにその後の研磨処理（例えば研
磨粉の粒度、研磨圧力、研磨時間など〉の諸条件をそれ
ぞれ適宜に調整することによって実現できる。

次に本発明の具体例について説明する。

第１図は本発明の実施例に係る磁気ディスク力この磁気
ディスクカートリッジの使用時には、第２図に示すよう
に前記ヘッド挿入口５から磁気ヘッド８．８が挿入され
、回転する磁気ディスク２の一部を所定の圧力で挟持し
て、信号の記録、再生が行われる。

磁気ディスク２は第３図に示すように、ベースフィルム
９と、そのベースフィルム９の両面に形成された磁性層
１０とから構成されている。

前記ベースフィルム９としては、例えばポリエチレンテ
レフタレート（ＰＥＴ）あるいはポリイミドなどの合成
樹脂フィルムが使用される。

前記磁性Ｎ１０は、強磁性金属粉、バインダ、潤滑剤、
補強粉などから構成されている。

強磁性金属粉としては、例えばα−Ｆｅ、Ｃ。

−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｐなどの金属が使用される。

前記バインダとしては、例えば塩化ビニル−酢酸ビニル
共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニルアルコール
共重合体、ウレタン樹脂、ポリイソシアネート化合物な
どが用いられる。

前記潤滑剤としては、例えば高級脂肪酸、高級脂肪酸エ
ステル、流動パラフィン、スクアラン。

フッ素樹脂など様々な有機化合物が使用可能である。な
お、潤滑剤の添加率は、強磁性金属粉に対して５〜２５
重量％が適当である。

前記補強粉としては、例えば酸化アルミニウム。

炭化ケイ素、窒化ケイ素などが用いられる。なお、潤滑
剤の添加率は１強磁性金属粉に対して５〜２５重景％が
適当である。

（実施例１） 下記の組成物をボールミル中で十分混合拡散して磁性塗
料をつくる。

く磁性塗料の組成〉 α−Ｆｅ磁性粉末（関東電化社製） １０００重量部 塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体（種水化学社製　エス
レックＡ）　　　　　　　１２１重量部ポリウレタン樹
脂（三菱化成社製　ＭＥ６６４）７３重量部 架橋剤（日本ポリウレタン社製　コロネートＬ）１ トルエン １３８０ｆｆｉ量部 そして得られた磁気ディスクを研磨装置で、研磨圧１２
０−１５０ｇ／ｃｍ２．回転速度１５００　ｒ　。

ｐ、ｍで１回研磨を行った。

このよう番こして得られた磁気ディスクの表面粗さの波
長解析を行った。すなわち、まず触針式表面粗さ測定装
置（タリステップ・ランクテーラーホプソン）を用いて
表面粗さのプロフィールを測定した。そしてこの表面粗
さの波形を波形記憶・解析装置（ウェーブ・メモリヤー
マン）に入力し、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）処理を行
い、表面粗さの波長分布を出力した。

第１０図は、この波長解析装置のブロック図である。図
中の２１は波長解析装置、２２は触針式表面粗さ測定装
置、２３はエレクトロニクスユニット（Ｎ（１１１２／
１３４５）　、　２４は直線レコーダ（ＮＱＩＩ２／１
６０５）　、　２５はフエーブ・メモリ（ＤＡＴＡ６０
００）である。

第１１図は、前記触針式表面粗さ測定装置を用４８重量
部 グラファイト化カーボンブラック（三菱化成社製　ＧＣ
Ｂ　１４０１０Ｂ　Ｓ”）　　　　　　１６重量部補強
粉（住友化学社製　ＡＫＰ−２８）１６０重量部 添加剤（Ｚｎ−ステアレート）　　　４重量部この磁性
塗料をポリエチレンテレフタレートからなるベースフィ
ルムの上に、乾燥した膜厚が２．１１μｍになるように
塗布し、乾燥しｔ後カレンダリング処理を施して磁性層
を形成した原反を作成する。

次にこの原反を下記の潤滑剤溶液中に１分間浸漬して、
前記磁性層中に潤滑剤を含浸せしめ、しかる後、原反か
ら直径３５インチの円盤状に打ち抜いてフレキシブルな
磁気ディスクを作成した。

〈潤滑剤溶液の組成〉 オレイン酸オレイル　　　　　　　８１重量部シクロヘ
キサノン　　　　　　１３８０重量部２ いて表面粗さのプロフィールを測定した結果を示す特性
図である。

第１２図は、表面粗さプロフィールのフエーブ・メモリ
入力波形を示す特性図である。

第１３図は、ＦＦＴ波形でフエーブ・メモリ出力波形を
示す特性図である。

第１４図は、この実施例１によって得られた磁気記録媒
体の表面粗さを構成する波長の分布状態を示す特性図で
ある。この図から明らかなように、２０〜！５．０ｐｍ
未満の低波長領域Ｘにおける振幅の平均値Ｈ１が０８で
、５０〜２００μｍの高波長領域Ｙにおける振幅の平均
値Ｈ２が０９である。

そして、この低波長領域Ｘにおける振幅の平均値Ｈ１と
高波長領域Ｙにおける振幅の平均値Ｈ２との下式で定義
する比率ΔＨを計算すると、約０９である。

ΔＨ＝Ｈ１／Ｈ２ 第１５図は、従来の磁気記録媒体の表面粗さを構成する
波長の分布状態を示す特性図である。このように従来の
磁気記録媒体は、２０〜５０μｍ未満の低波長領域Ｘに
おける振幅の平均値Ｈ１が０４で、５０〜２ｏ○μｍの
高波長領域Ｙにおける振幅の平均値Ｈ２が０．８である
。そして、この低波長領域Ｘにおける振幅の平均値Ｈ１
と高波長領域Ｙにおける振幅の平均値Ｈ２との比率ΔＨ
を計算すると、０５である。

第１４図のような波長の分布状態を有する本発明の磁気
記録媒体の起動トルクを第２０図に示す起動トルク測定
装置で測定すると９０ｇ−ｃｍであったのに対して、従
来の磁気記録媒体では起動トルクが１９５ｇ−ｃｍであ
り、本実施例によって約１７２起動トルクを減少するこ
とができた。

第１４図と第１５図とを比較すると明らかなように、従
来の磁気記録媒体の表面状態を観察してみると、５０μ
ｍ以上の高波長領域のものに対して、５０μｍ未満の低
波長領域のものが非常に少ないが、本発明の磁気記録媒
体では５０ＩＬｍ未満の低波長領域のものも多く存在し
ており、模式的５ らなるベースフィルムの上に、乾燥した膜厚が３．５３
μｍになるように塗布し、乾燥した後カレンダリング処
理を施して磁性層を形成した原反を作成する。

次にこの原反を下記の潤滑剤溶液中に王分間浸漬して、
前記磁性層中に潤滑剤を含浸せしめ、しかる後、原反か
ら直径３．５インチの円盤状に打ち抜いてフレキシブル
な磁気ディスクを作成した。

く潤滑剤溶液の組成〉 オレイン酸オレイル　　　　　　　８２重量部シクロへ
キサノン　　　　　　１２１０重量部トルエン　　　　
　　　　　　１２１０重量部（比較例） 補強粉がＡＯ９−２８（セラミックボール別分散　住友
化学社製）１６０重量部である以外は前記実施例１と同
様な磁性塗料を使用した。モして膜厚が２，２１μｍの
磁性層を形成し、実施例１と同様な潤滑剤を磁性層に含
浸せしめて磁気ディスクに見れば第８図のような状態に
なっており、表面の凹凸状態に変化があると考えられる
。

なお、本発明者らの諸種の実験結果から前述の比率ΔＨ
が０．６以上あると、磁気記録媒体の起動トルクが減少
することが明らかになった。

（実施例２） 下記の組成物をボールミル中で十分混合拡散して、磁性
塗料をつくる。

く磁性塗料の組成〉 α−Ｆｅ磁性粉末（関東電化社製） １０．００重量部 リン酸エステル変性塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体（
ＡＭＹ−３Ｍ）　　　　　１１０重量部ポリウレタン樹
脂（三菱化成社製　ＭＥ６６４）６６重量部 架橋剤（日本ポリウレタン社製　コロネートＬ）４４重
量部 この磁性塗料をポリエチレンテレフタレートか６ を作成して、実施例１と同じ研磨条件で１０回研磨を行
った。

このようにして得られた実施例ならびに比較例の磁気デ
ィスクについて動摩擦係数測定装置を用いて１時間短行
（１８０００回パス）後の動摩擦係数（磁気ヘッドに対
する相対速度１ｍ／ｓ）の測定を行った。

第１６図は、動摩擦係数測定装置の一部斜視図である。

図中の３１は磁気ディスク、３２はセンターコア、３３
は磁気ヘット３４はキャリッジ、３５は軸受け、３６は
ひずみゲージ、３７はアムである。なお、動摩擦係数μ
は、下式によって求めた。

ＦＯ＝　（Ｌｌ／Ｆ２）ＸＦＩ μ＝ＦＯ／２ＷＯ ＦＯ：摩擦力、 Ｌｌアーム３７の長さ、 Ｌ２：軸受け３５からひずみゲージ３６までの距離、 Ｆｌ：磁気ディスク３１の接線方向に係る力、 μ：磁気ディスク３１の動摩擦係数、 ＷＯ：磁気ディスク３１に掛かる荷重。

また、前述の実施例ならびに比較例の磁気ディスクにつ
いて低速度回転での動摩擦係数測定装置を用いて１時間
走行（１８０００回パス）後の動摩擦係数（磁気ヘッド
に対する相対速度０．２６ｍｍ／ｓ）の測定を行った。

第１７図は、この動摩擦係数測定装置の一部剰視図であ
る。図中の３１は磁気ディスク、３７はオプティカルフ
ラット、３８はバランサ、３９はピボット、４０はひず
みゲージ、４１はアーム、４２はディスク押え、４３は
プーリである。なお、低速時の動摩擦係数μＬは、下式
によって求めた。

μＬ＝Ｆ／Ｗ Ｆ：摩擦力 Ｗ：磁気ディスク３１に掛かる荷重。

８ 込んだ際の出力Ｃ、グランドノイズＮならびにＣ／Ｎ特
性を第１８図に示す。

この図から明らかなように、本発明の実施例に係る磁気
記録媒体は従来のものに比較して、吸着が起こりにくい
媒体となっており、そのために起動トルクＴが小さく、
低速時の動摩擦係数μＬも低い。また出力Ｃも１ｄＢは
ど高く、グランドノイズＮは同程度であるが、Ｃ／Ｎ値
は１ｄＢ大きくなっており、大容量、高密度記録に適し
ていることがわかる。

本発明は前述のような構成になっており、前述した従来
技術の欠点を有効に解消し、磁気記録媒体の起動トルク
を小さくして、走行性を良好にし、動作信頼性に優れた
磁気記録媒体を提供することができる。

なお、前記実施例では金属磁性粉を用いたものについて
説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、
例えばγ−Ｆｅ２Ｏ３、磁性粉含有率が８０％以上のバ
リウムフェライト磁性体など他の磁性材料を使用する磁
気記録媒体にも適用可さらに、前述の実施例ならびに比
較例の磁気ディスクについて起動トルクの測定を行った
。なおこのときの起動トルクの測定は、実際の磁気ディ
スクドライブ装置（ワイイーデータ社製　ＹＤ６４５　
１．６メガバイト用ディスクドライブ装置回転数３００
ｒ、ｐ、ｍ）を使用し、第２０図に示すようにモータ軸
に円盤５２を取り付け、この円盤５２に糸５５を巻きつ
ける。そして１時間走行（１８０００回パス）して、１
時間停止した後の駆動トルクＴを前述の糸５５の張力か
ら求めた。

［発明の効果］ 前記実施例１、実施例２ならびに比較例によって得られ
た磁気ディスクの表面粗さＲｚ　（１０点平均粗度）、
低波長領域Ｘにおける振幅の平均値Ｈ１と高波長領域Ｙ
における振幅の平均値Ｈ２との比率ΔＨ１磁気ヘッドに
対する相対速度が１ｍ／Ｓの時の動摩擦係数μ、磁気ヘ
ッドに対する相対速度が０．２６ｍｍ／ｓの低速時の動
摩擦係数μＬ、起動トルクＴ、磁気ディスクに所定の信
号を書き０ 能である。

また、前記実施例では磁気ディスクカートリッジの場合
について説明したが、本発明は磁気テープなどにも適応
可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る磁気ディスクカートリ
ッジの分解斜視図。 第２図は、この磁気ディスクカートリッジの使用状態を
示す磁気ヘッド挿入口付近の拡大断面図、第３図は、磁
気ディスクの拡大断面図、第４図は、表面が長波長λ１
の粗さで構成された磁気記録媒体を示す説明図、 第５図は、第４図の状態を平面的に示した説明図、 第６図は、表面が短波長λ２の粗さで構成された磁気記
録媒体を示す説明図、 第７図は、第６図の状態を平面的に示した説明図、 第８図は、本発明に係る磁気記録媒体の概念を示す説明
図、 第９図は、第８図の状態を平面的に示した説明図、 第１０図は、波長解析装置のブロック図、第１１図は、
触針式表面粗さ測定装置を用いて表面粗さのプロフィー
ルを測定した結果を示す特性図、 第１２図は、表面粗さプロフィールのフェーダ・メモリ
入力波形を示す特性図、 第１３図は、ＦＦＴ波形でフェーダ・メモリ出力波形を
示す特性図、 第１４図は、本発明の実施例に係る磁気記録媒体の表面
粗さを構成する波長の分布状態を示す特性図、 第１５図は、従来の磁気記録媒体の表面粗さを構成する
波長の分布状態を示す特性図、第１６図ならびに第１７
図は、動摩擦係数測定装置の一部斜視図、 第１８図は、各種の特性比較図、 第１９図は、磁気記録媒体の表面粗さと起動トルクとの
関係を示す特性図、 ３ 第２０図は、起動トルク測定装置の斜視図であ２・・・
・・磁気ディスク、９・・ ベースフィルム、 １０・・・・・・磁性層。 Ｌ− 記載シーもが仙 」 畏友シーｒＳＸ枡趣

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ベースフィルムと、そのベースフィルム上に形成されて
   内部に潤滑剤を保持した磁性層とを有するフレキシブル
   な磁気記録媒体において、 前記磁性層の表面が比較的波長の長いなだらかな凹凸母
   面を有し、かつその凹凸母面の表面上に比較的波長の短
   い凹凸子面が多数形成されていることを特徴とする磁気
   記録媒体。