JPH0328734B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、磁気記憶層の製造過程において、非
常に保磁力の強い磁気粒子の配向を施すシステム
に関する。 磁気記憶層の製造方法は公知であり、第１図に
関して説明する。例えばポリエチレン・テレフタ
レートから作られた非磁性フイルム１は、供給ス
プール１２から案内要素１３を経て巻取りスプー
ル１４に対して案内される。磁気分散層８は分散
装置１５によつてフイルム１上に塗布される。液
体状態のままの被覆を施されたフイルムは、配向
システム１７を通過した後乾燥装置１８を通過す
る。この磁気分散層は、溶剤と共に結合剤を含む
ラツカー層と酸化鉄または酸化クロームまたは金
属粉の如き磁性粒子からなつている。この溶剤
は、磁性層１１が磁気分散層から形成されるよう
に乾燥装置内で蒸発する。今日では、この磁気分
散層の粒子はほとんど全て、形状の異方性および
（または）結晶の異方性に依存する顕著な一次磁
化軸を有するものである。長形の粒子の使用が望
ましい。配向システムは、テープの移動方向にお
ける一次磁化軸を生じる。 仏国特許第1008218号、および1963年８月発行
の定期刊行物「Hochfrequenztechnikund
Elektroakustik」の第72巻、第２版の54〜63頁に
記載された如き分散フイルムが通過するように案
内される磁気コイルが配向システムとして使用す
ることができる。このようなコイルは、コイルの
電流を変化させることによつて磁気分散層により
予め定められた条件に適合することができるテー
プの移動の方向に伸びる均質な磁場を有するとい
う利点を有する。コイルを使用することの主な欠
点は、非常に爆発し易い雰囲気の内で作動しなけ
ればならないことである。この欠点は、今日では
永久磁石からなる配向システムを使用することが
望ましいことを意味している。 磁性顔料粒子の配向処理のための最も簡単な形
状の永久磁石、即ち蹄形磁石および棒磁石が米国
特許第2796359号に記載されている。 頻繁に使用されまた長い間知られているシステ
ム（米国特許第2711901号）では、相互に類似の
磁極が対向する磁性片を使用する。磁気分散層を
分布したフイルムが対称軸線に沿つて案内され
る。顔料粒子に対して作用する磁界は粒子の通過
の間180゜だけ方位を変化させる。このような磁界
形態のため、単に方向性を有する磁界の最大値を
顔料粒子の保磁界より実質的に強くするだけで良
好な配向が達成される。この明細書の第２図は、
粒子に作用する方向性を有する磁界の長手方向成
分の形態を示している。その結果得られる横断方
向の磁界は零となる。バリウム・フエライト磁石
からなるこのような配向システムにおいては、約
800A／cmの最大磁界強さを生じることが可能で
ある。この強さは、100乃至400A／cmの範囲内の
保磁界を有する顔料の配向処理のためには充分で
ある。約800A／cmの保磁界強さを有する金属顔
料の場合には、以上述べたようなシステムにおい
ては配向特性は不充分である。 独国特許公開公報第2444971号は、いくつかの
システムが連続的に処理することを可能にする方
向性を有する構成について記載している。制御磁
石が保持すべき直角方向の磁界成分はこのように
補正されねばならない。このことは、同じ極性で
形状が異なる制御磁石片の隣接対を構成すること
によつて達成されることが望ましい。 磁気記憶層における一次磁界方向を形成するた
め、１つの磁気回路の分割磁界もまた提起されて
きた（英国特許第902838号）。この特許明細書に
おける重要な点は、移動する磁化可能な粒子に対
する磁気回路の分割磁界の作用のため、これらの
粒子が記録される信号の磁化が行なわれるべき主
な方向において分割磁界により回転されねばなら
ないことである。この分割磁界が電流または永久
磁石のいずれにより生成されるかは重要ではな
い。分割磁界の強さについての詳細は述べられて
いない。 磁気回路の分割磁界はまた、磁気テープの製造
における他の目的に使用される。例えば、これは
磁気分散層を分散されたウエブ上に均一に分散す
るために使用される（独国特許公開公報第
2346390号）。上記の両特許出願は、磁界の顔料粒
子に対する吸引力を利用するものであるが、これ
は方向性を有する処理法においては重要ではな
い。このことは、前記独国特許公開公報2346390
号の４頁の最終項において、配向処理が目的では
ない旨明示されている。独国特許公開公報第
2936035号においては、顔料は分割磁界により保
持されてフイルムの運動によつて外側に向けて押
圧される。一方、磁界により及ぼされるトルクは
方向性を有するプロセスにおいては重要である。
磁性学分野のIEEE会報、第MAG16巻（1980年）
第５号、1124〜1125頁において、Bateおよび
Dunnは、分割分散磁界を有する２つの磁気回路
が組合される配向システムについて述べている。
このような構成においては、主磁界の方向と反対
の方向を有する制御磁石システムの減衰域におい
ては磁界は残磁性の低い導電性元素により実質的
に弱められる。同論文の第４図はこの形式の二重
回路システムを示している。処理フイルムは対称
軸線に沿つて２つの磁気回路内を進行する。残磁
性の小さな導電性元素は前記の減衰する磁界を弱
めるように作用する。対称面上の長手方向の磁界
の形態についても同論文の第４図に示されてい
る。顔料粒子の配向特性の評価のため、下記の特
性値が工業的に採用されている。即ち、ベロア
（velour）効果、テープの長手方向のにおける残
留磁気対飽和量の比M_R／M_Sおよび長手方向のお
よび横断方向における残留磁気の比、M_R／M_R
である。 前記のベロア効果は、顔料粒子をテープの移動
方向にかつ層の表面と平行に配向させることは必
ずしも可能ではないことによるものである。一次
磁場軸はこのような場合にはこの方向に対して傾
斜している。一次軸の傾斜位置のため、磁気層が
どの方向に記録磁界を通過させるかに従つて、
略々円形の磁界軸線形態を有する記録磁界によつ
て異なる残留磁気が得られる。これは、再生エツ
ジにおける磁界の方向とテープの移動方向に対す
る一次軸との間の角度が異なるという事実による
ものである。その結果、特に短い波長（約5μｍ）
を走査する時は、反対の記録方向に対して異なる
レベルを生じることになる。ベロア効果は２つの
レベルの比の対数を特徴とするものである。即
ち、 Ｖ（dB）＝20log（P1／P2） 波長が4μｍの場合は、Ｖ＝2dBなる値はベロア
効果が強いことを示唆する。前記数値M_R／M_Sお
よびM_R／M_Rはテープの移動方向周囲の粒子
の一次軸の分散の尺度として使用される。値
M_R／M_Sの決定のため、残留磁気量M_Rおよび飽
和磁気量M_Sは一次軸の方向に測定される。この
比M_R／M_Sは異方性の数値を示している。この比
が数値１に接近すればするほど、粒子の配向度は
良好となる。絶対飽和度は決して完全には達成さ
れないため、種々の試料と比較する時磁界の変調
特性について表示することが必要である。この数
値M_R／M_Sは、今日では実際には0.7乃至0.96の範
囲内でしか変化しないという欠点を有する。この
値は差異を示すために非常に正確に測定されなけ
ればならない。数値M_R／M_R（配向率）を決
定するためには、一次軸の方向に残留磁気量M_R
を、また層の面内においてこれに直角の方向に
残留磁気量M_Rを測定する。この数値は、その
測定に必要な装置が数値M_R／M_Sの決定のため必
要な装置よりも安価であるという利点を有する。
飽和残留磁気量は実際には横断方向磁化長さが長
い粒子の減磁率が大きいため直角方向には決して
達成されない。数値M_R／M_Sは数値M_R／M_S
よりも更に変調磁界強さに依存する。過去の配向
システムは特に今日では500A／cmを越える保磁
磁界を有する磁気記憶材料の製造においては高価
につくものであることが判つた多くの欠点を有す
るものである。800A／cmを越える保磁磁界を有
する粉末状の金属顔料が今日市場に登場しつつあ
る。これらの数値は将来においては大きく増加
（1600乃至4000A／cm）することであろう。総保
磁磁界強さHcは粒子の保持磁界の平均値のみを
表わすため、この粒子の配向のためには平均値の
保持磁界強さHcよりも強い磁界が必要となる。
危険な環境条件におけるこのように強い磁界の形
成には、もし電流を流す磁化コイルを使用するな
らば、非常に高い製造コストを必要とする。永久
磁石を用いる時は、保磁力の大きな粒子の配向処
理に必要とされる強力な磁界の形成は非常に難し
い。従つて、本発明の目的は、テープの移動方向
における大きな異方性を有する保磁力の大きな磁
気記憶材料が形成可能な配向システムの提供にあ
る。 この目的は、本発明によれば、分散機械により
基板に対して塗布される磁性を有する結合剤を含
む分散顔料粒子の一次磁場軸の配向のための磁気
手段によつて達成されるものであつて、永久磁石
と磁束を透過させるための残磁性の小さな素子か
らなり、本配向システムは、最初の配向システム
の磁界が1600乃至16000A／cmの範囲内の強さを
有していて最大断面積が５×５mm²以上に圧縮さ
れ、磁場線が顕著な湾曲形態および大きな磁気勾
配を有する２つの部分に別れた系（第一配向シス
テム及び第二システム）からなり、フイルムがス
リツト付近に存在する時、磁界はテープの方向に
対して傾斜して配向される粒子の主方向の磁化作
用ベクトルを生じ、またこれに続く第２の部分系
の磁界は400乃至2400A／cmの範囲内の強さを有
し、かつ少なくとも0.5cmの長手方向の寸法とフ
イルムの移動方向に平行に配向される実質的に長
手方向の成分を有し、またフイルムからある距離
にある磁石はフイルムの移動方向に対して面対称
状に配置されている。 顔料粒子は、その磁化作用ベクトルが主軸方向
から90℃以上は偏向しないように、第１の磁界に
より磁化される。このような条件は前に飽和され
た材料の残留条件に対応する。本発明によれば、
主要磁化方向は、方向性を有する磁界の形式によ
りテープの移動方向とは平行ではなく又層の表面
に対しても平行にはならないが、フイルムの移動
方向における成分を有する。更に、これらの粒子
の磁化ベクトルは、粒子の回転により主たる方向
に収束することができる。これらの条件を達成す
るためには、本発明によれば、第１の配向系の最
大磁界が顔料粒子の保持磁界の少なくとも２倍で
あることが必要である。 本配向システムの第２の部分は、本発明によれ
ば、ビームの磁化作用ベクトルを粒子の物理的回
転運動によりテープの移動方向と平行な位置に転
換する目的を有する。これは、この配向システム
のこの第２の部分において作用し前記の回転運動
を生じる磁界域におけるフイルムの移動方向にお
いて唯一の長手方向の成分を有する磁界によつて
達成される。このシステムは、フイルムのテープ
に対し面対称状に構成されている。 粒子が磁界の作用を受ける期間は、磁界のサイ
ズと分散工程の間の分散速度に依存する。この期
間は、粒子をフイルムの移動方向に回転させるた
め必要な期間に適合されなければならない。この
回転運動期間は、顔料の種類、ラツカーの種類
（粘度）および磁界の強さに従つて0.01乃至0.1秒
の範囲内にある。配向の種類は、特定の分散液お
よび前述の如き測定方法の１つに従つて本配向シ
ステムの第２の部分の特定の構成に対する回転時
間の評価のためのフイルムの運動速度の関数とし
て測定される。本配向システムの第２の部分は従
属特許請求の範囲に記載する部分から構成され、
このような１つの部分の磁界の寸法は長手方向に
おいては0.5cmより小さくてはならない。更に、
個々の部分磁化システムの最大磁界強さは分散装
置からの距離が増加するに伴なつて均等に減少し
なければならない。特に、部分磁化システムの最
大磁界強さは各場合における前のシステムの最大
磁界強さの20％までの量でなければならない。 事例として、以下において図面に関して新しい
磁化システムについて説明することにする。 第２図は、強い不均一な磁界の形成のための配
向システムの第１の部分の一例を示す断面図であ
る。本発明によれば、それは一次磁場軸３を有
し、２つのストリツプ型の磁気ヨーク４，５を具
備するストリツプ型永久磁石２からなる。これら
のヨークは、1.8テスラ（Ｔ）を越える飽和磁気
量を有する材料からなる。これらヨークは、30μ
ｍ乃至２mmの巾のギヤツプ５を形成する。
5000A／cm以下の強さを有する不均一磁界１９は
このスリツトに関して調整される。層８を有する
層１は矢印９の方向に前記スリツトと直接接触し
て移動するが、本発明によれば、このスリツト磁
界１９はフイルムを介して懸濁層まで透過する。 このため、この層は、中心部においてテープの
移動方向９と傾斜する一次磁場軸１０を有する。 例えば、本配向システムの第１の部分の強い不
均一磁界を生成するため横断方向に磁化されたス
トリツプ型永久磁石のエツジを使用することがで
きる。 このようなエツジの効果については第３図に示
される。 これもまた１つ以上の部分システムから構成可
能な配向システムの第２の部分として、これもま
た特許性を有しているものである永久磁石システ
ムが用いられる。 第４図は１つのシステムを示している。このシ
ステムは、被覆を施したフイルム１，８の周囲に
対称的に配置された２つの磁気回路と、同じ方向
に作用するその分散磁界１９からなる。個々の回
路は、配向システムの第１の部分（第２図）と同
様に基本的に構成されている。この配向システム
の第１の部分とは対照的に、配向システムの第２
の部分におけるスリツト６，７はフイルムおよび
分散層からある距離２０に存在する。この距離２
０は少なくとも３mmでなければならない。この距
離は、本構造の中心部において少なくとも
800A／cmの最大長手方向磁界を生じる。長さが
２乃至３cmの磁界１９の必要な寸法が残磁性の小
さなヨーク４，５の湾曲面１６により得られる。
例えば、バリウム・フエライトまたは希土類の磁
石を永久磁石材料として使用することができる。
第５図においては、フイルムの面と平行に伸るこ
のような磁気システムの対称磁線にわたる長手方
向の成分の磁界形態を示している。この長手方向
の成分は本システムの中心部において顕著なピー
クを有する。反対方向にある小さな副ピーク点が
このピークの左右に見られる。本配向システムの
第２の部分の長手方向成分の主ピークの方向は、
配向システムの第１の部分のギヤツプの対称軸線
にわたる磁界方向と一致する。前記の副ピークの
数値は主ピークの値よりも実質的に小さく、従つ
て無視することができる。 本配向システムの第２の部分に対する本発明に
よる別の構成を第６図に示す。永久磁石プレート
２２は方向３に横断する方向に磁化されている。
このプレートは高度の結晶異方性を有する磁性的
に異方性の材料からなり、表面に対し直角方向の
磁化を可能にする。従つて、このような表面は正
と負の磁極を有する磁荷を有する。このプレート
は約６mmのスリツト２３を有し、その中心を層６
を有するフイルム１が通過する。長手方向の成分
の形態は第５図におけるものと質的に同じもので
ある。磁場線２１は長手方向の成分の主ピーク値
を生じる領域に帰属するが、磁場線２４は反対方
向の副ピークの形成を示す。 本発明によれば、第４図および第６図に示され
るシステムもまた、相互に反復的に第２の部分シ
ステムを生じ、主ピークの磁界の方向は変化しな
いままでる。 ２つの同じ磁極が相互に対面する第７図に示し
たシステムを本配向システムの第２の部分として
使用することもできる。これは、値が反対の極性
値と等しい長手方向成分の２つの極値をフイルム
面と平行なその対称軸線上に有する。このシステ
ムの利点は、相互に対面する同じ磁極により中間
の空間から磁界が押出されてこのため拡張した磁
界領域がフイルムに沿つて生成されるという事実
に存在する。第２の部分システムはまた、相互に
対面する同じ磁極の構成により第２の部分システ
ムを生成する時、対向する同じ磁極を有するいく
つかの個々のシステムから構成することができ
る。 実施例 主として第１図に示された形式の工業的な分散
機械は、発明のための実験規模の研究において使
用されてきた。フイルムの速度はあらゆるテスト
において約15ｍ／分であつた。磁気分散層が磁気
配向システム１７に進入する前に外部の磁気作用
力が粒子に作用を及ぼすことがないように、磁気
素子を含まないスリツト分散手段を磁気分散層８
のための塗布装置１５として使用した。 以下の表に列記した個々のシステムは、２つの
部分からなる配向システムにおいて使用可能であ
つた。以下の記述においても対応する番号が識別
のため使用される。Thyssen−Edelstahlwerke
Do−rmund社提供の300Kタイプのバリウム・フ
エライトまたはCo−Sm合金セコライト
（Secolite）のいずれかが永久磁石材料として使
用された。残磁性の小さな鉄合金を磁束透過材料
として使用した。個々のシステムの特性データは
以下に示す。 個別システム１ （単一回路システム） この個別システムは専ら全システムの第１の部
分に対して使用する。これは第２図において断面
で示されている。永久磁石２の断面積は３×24mm
であり、短い縁部にわたり磁化されている。ヨー
ク４，５の外部寸法は14×40mm²であつた。 異なるスリツト巾５を有するこの形式の個別の
磁気システムを２個使用した。即ち、 1.1 空隙巾 0.8mm 1.2 空隙巾 0.4mm 以下の個別システム（２および３）を専ら全シ
ステムの第２の部分として使用した。これらは全
て、方向性のある磁界の長手方向成分は唯１つし
か作用しないが、横断方向の成分は相互に平衡す
るように、フイルムおよび分散層の移動に対し面
対称関係に構成されている。 個別システム２ （２つの回路システム） この２つの回路システムは原理的に第４図に示
されている。短手方向軸心にわたつて磁化された
12×19mm²の断面積を有するフエライトのロツドを
永久磁石として使用した。ヨークの全巾員は24mm
であつた。空隙巾は0.8mmであつた。異なる磁界
強さを有する２つのシステムが使用可能である。

【表】 中心部に１つの強い磁界ピークおよび縁部にお
ける反対方向の磁界の２つの弱い副ピークを有す
る第５図に示した磁界の形態が本システムの特徴
である。 個別システム３ （対向位置の同じ磁極） 面対称位置関係に配置され相互に同じ磁極で対
面する磁気片２５，２６からなつている。このシ
ステムはその原理を第７図に示す。本例において
は、その磁性材料および断面積を実質的に異にす
る２つの構成について試験される。

【表】 配向度は、使用された磁気分散層ならびに配向
システムに依存する。顔料およびラツカーは共に
決定的な影響を有する。下記の２つの異なる磁気
分散層のテストを行なつた。即ち、

【表】 配向性能は上述のテスト値M_R／R_S；M_R／
M_Rによつて記述される。第１の２つの値を測
定した変調磁界は3200A／cmであつた。 下記の表１および２は各々、その最初の欄に個
別のシステムの１つにおける配向の状態を、また
第２の欄には本発明による組合せにより達成され
た結果を示している。表１及び表２において、距
離は磁石とテープとの間の距離を示し、→または
←は、第一配向システム及び第二配向システムの
磁界の方向（テープの移動方向またはその反対方
向）を示す。

【表】

【表】 以上の表における結果は、従来技術によるシス
テムよりも、２つの部分からなる本発明によるシ
ステムによつて更に良好な配向度が達成可能であ
ることを示している。数値M_R／M_SおよびM_R
／M_Sは不変として大きくすれば、その結果磁
性層における顔料粒子の異方性は更に良好なもの
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気テープの製造の状態を示す概略
図、第２図は永久磁石および磁気ヨークを用いる
本発明による第１の部分システムを示す図、第３
図はフイルムの移動方向に向つて傾斜される永久
磁石からなる本発明による第１の部分システムを
示す図、第４図はフイルムに対して対称的に配置
された２つの閉鎖磁気回路からなる本発明による
第２の部分システムを示す図、第５図は第４図に
よる配向システムの対称軸線に関する磁界形態を
示すグラフ、第６図は磁極とスリツトを有する本
発明による第２の部分システムを示す図、および
第７図は２つの同じ磁極が相互に対面する本発明
による第２の部分システムを示す図である。 １，８…フイルム、２…永久磁石、３…方向、
４，５…ヨーク、６，７…キヤツプ、８…磁気分
散層、９…テープ移動方向、１０…一次磁場軸、
１５…塗布手段、１６…湾曲面、１９…分散磁
界、２０…距離、２１，２４…磁界軸線、２２…
永久磁石プレート。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 分散機械により基板の移動方向に基板に対し
   塗布された磁性を有し結合剤を含んだ分散剤中の
   顔料粒子の一次磁場軸の配向を行なうための、永
   久磁石と磁束を透過させる残磁性の小さな要素か
   らなる磁気配向装置にして、 該装置は２つの配向システムの組合せからな
   り、一方の配向システムは基板を通して一方の側
   から分散剤に作用し、他方の配向システムは基板
   の移動方向に対して面対称関係に配置され且つ基
   板の移動方向に実質的に平行に走る磁場線を有す
   るところの、磁気配向装置において、 第１の配向システムとして、一方の側に配置さ
   れた磁界が分散剤に作用し、該磁界は1600乃至
   16000A／cmの強さを有し、顔料粒子の保持磁界
   の少くとも２倍であり、且つ５×５mm²の最大断面
   に集中され、該磁場線は大きな磁気勾配を有し、
   該磁界は、基板がギヤツプ付近に存在する時、基
   板の移動方向と基板の法線とによつて決定される
   面に沿つて基板の移動方向に対して傾斜して配向
   させる粒子の磁気作用ベクトルの主要方向を生
   じ、 続く第２の配向システムは、該移動方向に平行
   に作用する磁界を有し、該磁界は、400乃至
   2400A／cmの磁界強さと基板の移動方向に少くと
   も５mmの寸法を有し、基板の移動方向に対して面
   対称関係に配置された磁石は基板から少くとも３
   mmの距離にある。 ことを特徴とする磁気配向装置。 ２ 前記第１の配向システムがバー形状の永久磁
   石からなることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の装置。 ３ 前記第２の配向システムの磁界が第１の配向
   システムのギヤツプの対称面上で長手方向の成分
   の方向と一致することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の装置。 ４ 前記第２の配向システムの第２の半部の磁界
   が顔料粒子が既に固定された領域に配置されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項記載の装
   置。 ５ 第２の配向システムが磁界効果を拡張するた
   め２つ以上の個別のシステムからなることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項乃至第４項のいずれ
   かに記載の装置。 ６ 前記第２の配向システムの個別システムの磁
   界のピークが分散装置からの距離が増加すること
   に伴つて均等に減少することを特徴とする特許請
   求の範囲第５項記載の装置。 ７ １つの個別システムの磁界のピークが、前記
   距離が増加するに伴つて前の個別システムの磁界
   のピークの僅かに20％までの量であることを特徴
   とする特許請求の範囲第５項または第６項記載の
   装置。 ８ 第２の配向システムの個別のシステムが少く
   とも３mmの距離が前記ギヤツプとフイルムの間に
   存在するようにフイルムの移動方向に対して面対
   称の位置関係に配置される永久磁石と残磁性の小
   さなヨークからなる２つの磁気回路からなること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項、第２項、第
   ５項乃至第７項のいずれかに記載の装置。 ９ 前記第１及び第２の配向システムの残磁性の
   小さなヨークが1.8テスラ（Ｔ）を越える飽和磁
   気量を有することを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第８項のいずれかに記載の装置。 １０ 前記第２の配向システムの個別のシステム
   が少くとも６mmの巾を有するスリツトを有する横
   断方向の磁性を与えられた永久磁石プレートから
   なり、前記スリツトの中心部を前記フイルムが前
   記プレート表面に対して直角に案内されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項、第３項乃至第
   ９項のいずれかに記載の装置。 １１ 前記第２の配向システムがその同じ磁極が
   相互に対面する永久磁石により構成されることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項、第３項乃至第
   １０項のいずれかに記載の装置。