JPH0652567B2

JPH0652567B2 - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JPH0652567B2
Application number: JP62267702A
Authority: JP
Inventors: 明郎矢内; 正安永
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1987-10-23
Filing date: 1987-10-23
Publication date: 1994-07-06
Anticipated expiration: 2009-07-06
Also published as: US5114778A; JPH01109521A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、強磁性金属薄膜を磁気記録層として設けてな
る磁気記録媒体に係り、特に走行性及び電磁変換特性が
優れた磁気記録媒体に関するものである。

（従来技術と問題点）磁気記録において記録密度を上げるためには、高保磁力
化、記録層の薄層化が必要である。磁性粒子をバインダ
ー等と混練・分散させた液を非磁性基体に塗布・乾燥さ
せた、いわゆる塗布型磁気記録媒体においては、バイン
ダー等を含むがゆえに記録層の薄層化に限界がある。そ
れに対して、真空蒸着、スパッタリングなどの物理蒸着
法、化学気相成長法、あるいは無電解メッキ、電気メッ
キなどのメッキ法により強磁性金属薄膜を基体に設けて
なる、いわゆる金属薄膜型磁気記録媒体においては、記
録層をたとえば 0.1ミクロン以下にすることも可能であ
る。

ところが、この媒体においては、記録層が薄いために基
体表面の形状の影響を受け易いので、基体の表面を平滑
化しなければならない。一方、この平滑化は、媒体の摩
擦係数を上昇させ、記録再生時の走行性を著しく低下さ
せてしまう。

この問題に対し、いくつかの打解策が提案されている。

強磁性金属薄膜上に有機物等のオーバーコート層を設け
る方法については、多くの特許に開示されている。（た
とえば米国特許４１５２４６９号公報、同４３３３９８
５号公報、同４３９０６０１号公報等）この方法では、
繰り返し使用するとオーバーコート層を構成する有機物
が金属薄膜から離脱し、ヘッドやガイドポールなどに付
着して走行不良を起こすという問題があった。

また、特開昭５８−６８２２７号公報、同５８−１００
２２１号公報、同５９−４８８２５号公報、等には強磁
性金属薄膜上に微小突起を形成することが開示されてい
る。この方法では、支持体上に配した無機微粒子等を核
として異常成長した強磁性金属粒子を微小突起として用
いているため、ノイズの増加という悪影響が出ていた。

さらにまた、特開昭５９−３２５８０号公報、特開昭６
２−１３０８４８号公報、ＵＳ４６７０３１９号、ＵＳ
４５０８１８２号等にはプラスチックフィルム中に微粒
子を入れ、非支持性支持体であるフィルム表面に凹凸を
設ける方法が開示されている。この方法では微粒子のフ
ィルムの厚さ方向の位置によりフィルム表面の凹凸の高
さ、形状が変わってくる。凹凸が高く急峻な部分がある
とドロップアウトの原因になり、また凹凸が低いと十分
な走行性が得られないという問題があった。さらにま
た、凹凸の向き、形状が揃っていないために再生出力の
エンベロープが乱されるということもあった。

一方、特開昭５８−６８２２３号公報、同５８−６８２
２４号公報には延伸前にシリコンエマルションを塗布し
延伸により、ミミズ状に割れた微小凹凸を形成した可撓
性支持体について開示されている。しかしこの下塗り
は、延伸時に塗膜を分断するがゆえに一部支持体との密
着性が悪くなり、ドロップアウトの核になったりするこ
とがあった。

（発明の目的）本発明は、前述した従来技術の欠点を解消し、繰り返し
使用しても摩擦係数が変化せずに安定した走行性と耐久
性が良好であり、かつすぐれた電磁変換特性をもつ強磁
性金属薄膜型磁気記録媒体を提供することを目的とする
ものである。

（発明の構成）本発明のかかる目的は、非磁性支持体上に、少なくとも
高分子材料を主体とする高分子下塗り層と強磁性金属薄
膜層を形成することによって得られ、該高分子下塗り層
が塗膜の乾燥時に発生する対流セルに基く織目模様をそ
の表面に有し、かつその単位胞の面積が３×１０^-6乃至
３×１０^-3mm^２、かつ、該高分子下塗層の表面粗さが
0.1μｍ乃至0.01μｍであることを特徴としている磁気
記録媒体により達成される。

上記対流セルはバーナードセル（Benard cell)として古
くから知られており、これによって引き起こされる塗膜
表面の凹凸がゆず肌（オレンジ・ピール）と呼ばれてい
る。（例えば、パットン著「塗料の流動と顔料分散」
（共立出版）３４７頁）すなわち塗膜を形成する高分子
材料の溶液を支持体上に塗布乾燥すると熱せられた溶液
がその密度が小さくなるために上昇し、大気と接する表
面付近で冷却されたり、溶媒の蒸発により気化熱を奪わ
れることで温度が低下し密度が大きくなり、その結果垂
直降下流が生じ溶液内面で微視的な対流（渦流）が起こ
る。そしてある程度、溶剤が蒸発し、高分子が動けない
状態で乾燥されるため上昇部分が盛り上がって乾燥され
る結果、規則的な織目模様（ゆず肌）が生ずるとされて
いる。一般にはこのゆず肌が生じることは塗膜の光沢を
損ねることになるので、これが生じないようにするため
の努力が多々払われている。磁気記録媒体においては、
支持体と磁性層の密着改良等の目的で有機高分子材料か
らなる下塗り層が設けられることがあるが、ここでもゆ
ず肌の発生は好ましくない現象として従来何ら検討の対
象になっていなかった。一方、強磁性金属薄膜型媒体の
場合は、前述したように、ノイズを上げたり再生出力エ
ンベロープを乱したりすることなく安定した走行性を与
えるような磁性層表面粗さの調節が強く望まれていた。

本発明者らは、下塗り層の表面形状をさまざまに変え、
媒体と走行部材の摺動抵抗を減少させることができるか
どうか鋭意検討した結果上記対流セルによる織目模様が
ある一定の条件を満せば前記の目的に対し利用できるこ
とを見出したものである。

なお、ここでいう磁気記録媒体とはテープ状のもののほ
かディスク状のものも含む。

〔実施態様〕

以下、本発明の磁気記録媒体について詳細に説明する。

本発明の実施態様による磁気記録媒体は、基本的には第
１図に示すように非磁性支持体１、この上に形成された
高分子下塗り層２、強磁性金属薄膜３とより構成され
る。

前記強磁性金属薄膜３は真空蒸着、スパッタリングなど
の物理蒸着法、化学気相成長法、あるいは無電解メッ
キ、電気メッキなどのメッキ法により形成されたもので
ある。

この高分子下塗り層２は、理想的には第２図に示したよ
うに対流セルの発生に伴う略六角形状の凹凸をもつ織目
状表面構造を有している。実際には六角形以外の形状が
現れることがあるが、比較的規則的なパターンが塗膜全
面にわたって連続して形成されているのが特徴である。
この織目状面は、突起Ａと谷部Ｂの高低差ｄ（以下、表
面粗さと呼ぶ）が0.01μｍ乃至 0.1μｍ好ましくは0.02
μｍ乃至0.08μｍであり、単位胞の平均的大きさが平均
面積で３×１０^-6乃至３×１０^-3mm^２として形成され
る。表面粗さは通常用いられる触針式表面粗さ計（例、
ランク・テーラーホブリン(株)社製「Talystep」、テン
カー社製「アルファ・ステップ」）によって測定するこ
とができる。また単位胞の大きさは、微分干渉顕微鏡に
より下塗り層の表面（適宜、Ａｇ又はＡｌ等がコーティ
ングされる）を観察し、１mm^２の面積内にある単細胞を
数え、その逆数をとることによって求められる。表面粗
さは、 0.1μｍを越えると媒体とヘッドとの間隙を広げ
スペーシング・ロスが大きくなり、十分な記録・再生が
できなくなってしまう。また単位胞の平均面積が３×１
０^-3mm^２を越えると、摩擦係数の低減効果が低下し、安
定した走行性が得られなくなってしまう。逆に単位胞の
面積が３×１０^-6mm^２未満になると、表面粗さが0.01μ
ｍ以下となり安定走行を阻害するが、何よりもその程度
の面積の単位胞をつくるのが困難であるという制約があ
る。

単位胞の面積及び表面粗さは、下塗り層の厚さ、高分子
材料、溶剤等高分子下塗り層用素材下塗りに用いる塗液
の粘度、塗膜の乾燥温度等を適宜選択することにより、
変えることができる。高分子下塗り層の厚さを増してい
くと、一般に表面粗さは増大し、また単位胞の面積も増
大する傾向がある。さらにまた磁気テープとして用いる
場合は、小型化の要請から下塗り層はできるだけ薄い方
がよい。したがって実際に織目模様ができ、かつ記録媒
体の高分子下塗り層として使える厚さとしては 0.3μｍ
〜３μｍであり、好ましくは 0.3μｍ〜１μｍである。

本発明で用いられる高分子下塗り層用の高分子材料とし
ては従来知られている熱可塑製樹脂・熱硬化性樹脂、放
射線硬化性樹脂等の中から巾広く選択できる。特に支持
体との密着が良いものが好ましい。具体的には、ポリエ
ステル系ポリマー、ポリウレタン系ポリマー、塩化ビニ
ル−塩化ビニリデン共重合体、塩酢ビ共重合体、アクリ
ル系共重合体、セルロース誘導体、スチレンブタジエン
共重合体などが用いられる。

これらの樹脂を有機溶媒に溶解して、塗液の粘度を１乃
至20ＣＰに設定する。有機溶媒の蒸発速度は、織目状構
造を作る上で重要なパラメーターのひとつである。蒸発
速度が速いほど塗膜内の対流セルの形成を容易にする傾
向がある。たとえばアセトン、メチルエチルケトン、メ
チルイソブチルケトン等のケトン系；メタノール、エタ
ノール、イソプロパノール等のアルコール系；酢酸メチ
ル、酢酸エチル、酢酸ブチル、等のエステル系；ベンゼ
ン、トルエン、キシレン等のタール系（芳香族炭素水
素）等が用いられる。これらの有機溶媒は単独で用いら
れるほか、混合溶媒としても用いられる。塗膜の粘度は
上述したように１〜２０ＣＰの範囲が好ましい。粘度
は、低いほど織目状構造が得られやすいがあまり低いと
ある一定の塗布厚みをもった塗膜として形成することが
難しくなり、厚みにムラができ易い。また蒸発速度をコ
ントロールすることにより、単位胞の面積表面粗さをあ
る程度、変えることができる。そのため主溶媒に対し、
蒸発速度が遅い溶媒を添加するという手法もとられる。
（たとえば主溶媒：メチルエチルケトン、添加溶媒：シ
クロヘキサノン）また、前記高分子材料中に、微粒子粉末を均一に分散し
た高分子下塗り層も使用できる。微粒子粉末としては例
えば、カーボンブラック、グラファンド等の粉末ＳｉＯ
_２、ＴｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｃｒ_２Ｏ_３、Ｆｅ_２Ｏ_３、
ＺｎＯ等の各種金属酸化物、Ｆｅ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｎｉ等
の金属、炭酸カルシウム等の無機化合物、ポリエチレ
ン、テトロクルオロエチレン等の樹脂の微粉末使用でき
る。その粒径は、１μｍ以下好ましくは、 0.1μｍ以下
が選ばれる。粒径が大きくなると、下塗り層の表面粗さ
が大きくなり、強磁性金属薄膜の表面性に影響を与え電
磁変換特性を低下させる。

前記高分子材料中への混合割合は、高分子材料１に対し
６以下望ましくは５以下である。混合割合が大きくなる
と表面粗さが大きくなり電磁変換特性が低下するし、ま
た、織目模様が生じにくくなる。微粒子粉末を高分子材
料中に均一に分散した高分子下塗り層とすると、織目模
様が規則的に形成され易くなる。また、該高分子下塗り
層の表面にさらに微細な突起が無数にできる結果、磁気
記録媒体の走行性をさらに安定させる効果がある。

本発明の高分子下塗り層は先に述べた如く、その表面に
規則的パターンを有していることを特徴とする。すなわ
ち、ピッチ、高さともにほぼ一定な凹凸が全面にわたり
連続的に分布している。さらに凹凸のピッチ（間隙）の
大きさも数μｍから数１０μｍと従来の非磁性支持体の
表面に設けられた凹凸よりは大きい。これらの理由か
ら、その上に設けられた強磁性金属薄膜の表面に局部的
な突起や、凹凸のムラを生ずることがなく、ドロップア
ウトや再生出力のエンベロープの乱れを生ずることがな
く、また、カセットの機構部品や、ＶＴＲのガイドポー
ル等の走行部材と磁気記録媒体の磁性層面が常に一定の
接触面積で接しながら走行するので摩擦力の変動が少な
く、安定に走行できる等の利点をもたらす。

強磁性金属薄膜の材料としては鉄、コバルト、ニッケル
の強磁性金属あるいはＦｅ−Ｃｏ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｃｏ−
Ｎｉ、Ｆｅ−Ｒｈ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｂ、Ｃｏ−Ｙ、Ｃ
ｏ−Ｌａ、Ｃｏ−Ｃｅ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｓｍ、Ｃｏ
−Ｍｎ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎｉ−
Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｂ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ａｇ、Ｃｏ−Ｎｉ−
Ｎｄ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｅ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｚｎ、Ｃｏ−Ｎ
ｉ−Ｃｕ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｗ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｒｅ等の強磁
性合金を電気メッキ、無電解メッキ、気相メッキ、スパ
ッタリング、蒸着、イオンプレーティング等の方法によ
り形成せしめたもので、その膜厚は磁気記録媒体として
使用する場合0.02−２μｍの範囲であり、特に0.05−
0.4μｍの範囲が望ましい。

上記の強磁性金属薄膜は他にＣ、Ｎ、Ｃｒ、Ｇａ、Ａ
ｓ、Ｓｒ、Ｚｒ、Ｎｄ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｓｎ、Ｓ
ｂ、Ｔｅ、Ｐｍ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ａｕ、Ｈｇ、Ｐ
ｂ、Ｂｉ等を含んでいてもよい。

本発明で用いられる支持体としては、ポリエチレテレフ
タレート等のポリエステル類、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン等のポリオレフィン類、セルローストリアセテー
ト、セルロースダイアセテート、セルロースアセテート
ブチレート等のセルロース誘導体、ポリ塩化ビニル、ポ
リ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、ポリカーボネー
ト、ポリイミド、ポリアミドイミド等のプラスチック、
アルミニウム合金、チタン合金等の軽金属、アルミナガ
ラス等のセラミックス等が挙げられる。上記非磁性支持
体の形態としては、フィルム、シート、ディスク、カー
ド、ドラム等のいずれでもよい。

本発明においては、さらに走行性、耐久性等の特性を改
良するために保護潤滑層やバック層を設けることもでき
る。

保護潤滑層は、脂肪酸、金属石鹸、脂肪酸アミド、脂肪
族エステル、高級脂肪族アルコール、モノアルキルフォ
スフェート、ジアルキルフォスフェート、トリアルキル
フォスフェート、パラフィン類、シリコーンオイル、動
植物油、鉱油、高級脂肪族アミン；グラファイト、シリ
カ、二硫化モリブデン、二硫化タングステン等の無機微
粉末；ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、エチレン−塩化ビニル共重合体、ポリテトラフルオ
ロエチレン等の樹脂微粉末；αオレフィン重合物；常温
で液体の不飽和脂肪族炭化水素等の素材が強磁性金属薄
膜上に 0.5mg／m²乃至１００mg／m²が塗着又は吸着され
ている。バック層としては、カーボンブラックないしは
カーボンブラックと無機顔料を、有機結合剤等と混練・
分散させた液を塗布したものが用いられる。（例えば、
特開昭５９−２１８６３２号公報、同５９−２１０５３
３号公報、同５９−４２６３４号公報）実施例並びに比較例以下、本発明を具体例をもとに説明するが、本発明は以
下に示す実施例のみに限定されるものではない。

１０μｍ厚のポリエチレンテレフタレート・フィルムに
下記組成の高分子下塗り層を 0.3μｍ〜１μｍの厚さに
形成した。

下塗り液組成高分子下塗り層の塗布方法としてはコイルバー法を用い
た。フィルムを２０ｍ／分の速度で移送しながら、上記
組成液を塗布し、乾燥風温度５０〜１００℃、乾燥風吹
出速度を 0.2〜１０ｍ／ｓの条件で変化させ、織目模様
をもつ高分子下塗り層を得た。織目模様の単位胞の大き
さ及び表面粗さは主としてシクロヘキサノンの添加量、
コイルバーのワイヤ径を選択して変化させた。（試料N
o.１〜８用）また、別に上記組成液に２０ｎｍ径及び４０ｎｍ径のシ
リカ微粒子を分散させたシリカゾル（触媒化学製ＯＳＣ
ＡＬ＃１４３２、＃１４３５）を固形分で 0.3wt％添加
した液を塗布した下塗り層を設けた。（No.９、１０）以上の高分子下塗り層を設けた各支持体を真空中で２０
ｍ／分の速度で搬送しながら、Ｃｏ₈₀Ｎｉ₂₀合金を酸素
ガス雰囲気中で斜め蒸着し、２０００Å厚の磁性薄膜を
形成した。斜め蒸着の最低入射角は３８゜とした。

このようにして作製した試料をNo.１〜No.１０とする。

単位胞の大きさは４００倍の微分干渉顕微鏡観察より求
め、表面粗さは、Talystep(Rank.Taylor Hobson社製）
により求めた。

比較のため、上記高分子下塗り層を設けずに、直接、該
フィルム上に上記磁性薄膜を設けた試料No.１１を作製
した。また平均粒径0.08μｍのシリカ微粒子をフィルム
原料に0.05wt％添加し製膜することにより、表面に約１
μｍ径、高さ0.02μｍの突起を３×１０^５個／mm^２形成
したポリエチレンテレフタレート・フィルム上にも同じ
磁性薄膜を設け、試料No.１２とした。

これらの試料の磁性層上に、フッ素化合物を含む保護・
潤滑油を設け、裏面にカーボンブラックを含むバック層
を設けた。これらを８mm幅にスリットした後、動摩擦係
数、走行性、ドロップアウト、再生出力のエンベロー
プ、及びＳ／Ｎ比を測定し、比較した。その結果を表−
１に示す。

（動摩擦係数）φ４のステンレス・ポール（ＳＵＳ４２
０Ｊ）にテープを１８０゜ラップで巻きつけ片端に２０
ｇの錘りをぶらさげ 1.5cm／ｓのスピードで５cm長をこ
すりつけた時の抵抗力よりに従い求めた値でありここでは１００回繰り返し、こす
りつけた時の値を用いた。

（走行性）８ｍＶＴＲ（富士写真フィルム(株)製ＦＵＪ
ＩＸ−８Ｄ−３００）を用い、９０分長のテープにＮＴ
ＳＣカラーバー信号を記録し、１０パス繰り返し走行さ
せた時のジッターで評価した。ジッターの測定にはメグ
ロ電子(株)ＭＫ−６１１Ａのジッターメーターを用い
た。なお測定環境は２３℃７０％ＲＨに保った。

（ドロップアウト）シバソク(株)製ＶＴＲドロップアウ
トカウンター（ＶＨＯＩＢＺ）を用い、上記繰り返し再
生をした時の１パス目と１０パス目の１５μsec 以上の
ドロップアウトの個数を計数した。

（Ｓ／Ｎ比）同ＶＴＲで５０％ホワイト信号を記録し、
シバソク(株)製ＮＴＳＣカラービデオノイズメーター
（９２５Ｒ／１）で測定した。但し基準テープは市販の
メタルテープ（ＦＵＪＩＸＰ６−９０）であり、その
Ｓ／Ｎを０ｄＢとして本実施例のＳ／Ｎを測定した。

（エンベロープ）上記繰り返した走行時に、ＲＦ信号を
オシロスコープにて観察する。その信号波形の包絡線が
矩形になっているときはエンベロープは「良好」、ケバ
立っていたり、一部が欠けている場合、エンベロープは
「不良」と評価した。

測定結果を表１にまとめた。この表から明らかなように
本発明による高分子下塗り層を設けてなる磁気テープは
摩擦係数が低く、安定した走行性を示すと共に、エンベ
ロープが良好でドロップアウトも少なく、優れたＳ／Ｎ
比をもっていることが分る。更に微粒子を添加した高分
子下塗り層を設けた場合は（No.８、９）Ｓ／Ｎ比が少
し劣化するが、より安定した走行性が得られる。

それに対し、織目構造はできていても単位胞が小さすぎ
ると（No.７）摩擦係数が上昇し、安定走行が得られな
くなる。逆に単位胞が大きすぎても（No.６）、同様の
現象が起きてしまう。また単位胞の面積が本発明の範囲
内でも表面粗さが大きすぎると（No.５）走行性は良く
てもエンベロープ・ドロップアウト、Ｓ／Ｎ比が劣化す
る。

織目構造がない平滑な下塗り層を設けた場合は、走行さ
せると途中でストップし、Ｓ／Ｎ比の測定も不可能であ
った。（下塗りなしの場合（No.１１）も同様）更にまた、従来の微粒子添加フィルムを使用した場合
（No.１２）は、走行性も悪く、ドロップアウトも多
く、Ｓ／Ｎ比も悪かった。

〔発明の効果〕

本発明においては、高分子下塗り層に設けた規則正しい
織目構造を利用し強磁性金属薄膜よりなる磁性層上に類
似の凹凸パターンを形成しているが、織目構造を構成す
る単位胞の面積、及び表面粗さをある範囲内に抑えるこ
とにより、摩擦係数が低く、走行性が安定しており、か
つ優れた電磁変換特性を有する磁気記録媒体が得られる
という効果を持っている。

単位胞の面積、表面粗さがその範囲から外れると、たと
えば走行性は良好だが、十分なＳ／Ｎ比を確保できない
等の不都合が生じるので、単に規則正しい織目構造がで
きているだけで本発明の効果は得られない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の磁気記録媒体の層構成の１例を示
す。１……非磁性支持体。２……高分子下塗層３……強磁性金属薄膜第２図は、本発明の磁気記録媒体の高分子下塗層の平面
図である。第３図は、高分子下塗層の断面図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性支持体上に高分子下塗り層を設け、
その上に強磁性金属薄膜よりなる磁性層を形成してなる
磁気記録媒体において該高分子下塗り層が塗膜の乾燥時
に発生する対流セルに基く織目模様をその表面に有し、
織目模様の単位胞の平均面積が３×１０^-6mm^２乃至３×
１０^-3mm^２であり、かつ、該下塗り層の表面粗さが 0.1
μｍ乃至0.01μｍであることを特徴とする磁気記録媒
体。
【請求項２】特許請求の範囲第１項において前記高分子
下塗り層中に 1.0μｍ以下の微粒子が均一に分散されて
いることを特徴とする磁気記録媒体。