JPH03295028A - 磁気記録媒体の製造方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、映像機器、音響関連機器、情報関連機器等に
用いる塗布型の磁気記録媒体の製造方法に関する。

従来の技術 映像機器分野における高画質化や、音響機器分野でのデ
ジタル信号処理化、あるいはコンピュータ周辺機器の小
型化・高速処理化などに伴い、これらの外部メモリとし
て広く一般に使用されてきた塗布型磁電記録媒体は、高
密度記録領域における録再特性の向上が重要となってき
た。

現在主流を成している面内磁気記録方式においては、磁
気特性の優れたメタル磁性粉末を配録素子として採用す
る流れにあり、記録密度を高めるため下記のような手段
が検討されている。

■　磁性粉末を微粒子化し、磁性層中の粒子充填密度を
上げることにより磁気特性の向上を図る。

■　磁性層の表面粗さを可能な限り平滑にし、記録・再
生時における磁性層−磁気ヘッド間の空隙による磁気的
損失を抑える。

■　長尺方向に記録するテープにおいて、磁性粉末の整
列方向を可能な限り記録方向である長尺方向に配向処理
し、磁気特性の残留磁化強度を高める。

しかしながらこれらの取り組みに対し、■は超微粉状態
の磁性粉末を作成する上で限界があるとともに、超微粉
を均一に分散する分散技術（分散材料・分散処理方法）
上にも問題がある。

■は鏡面加工用金属ロールの表面性の確保・維持、鏡面
加工用弾性ロールの高温下での機械強度の確保および鏡
面加工性を確保できるバインダ特性などにより、塗布磁
性層の表面を鏡面状に加工する技術に限界がある。

■は超微粒子間の相互作用に打ち勝つ配向処理技術上に
限界がある。

以上のような技術的問題から、塗布型磁気記録媒体では
、スパッタ法や蒸着法による磁性金属薄膜を磁性層に持
つ媒体と同しヘルの高域特性を確保するのは困難とされ
ている。

これに対し、金属薄膜媒体では垂直方向に磁化容易軸を
持たせた垂直磁気記録媒体が高密度記録特性に優れてい
ることは既に知られている。塗布型磁気記録媒体におい
ても、針状・粒状磁性粉末を面に垂直方向に配向処理し
て垂直磁気記録媒体としての特性を持たせる研究・特許
出願も年々活発に行われてきている。

発明が解決しようとする課題 磁性粒子が針状・粒状の塗布型磁気記録媒体において磁
性粒子の磁化容易軸を垂直配向させるには、塗布直後の
塗膜に直流磁界を媒体面垂直方向に印加する方法が一般
的である。

しかしながらこの基本原理は、磁性粒子の抗磁力（Ｈｃ
）以上の磁界を与えることによって磁気モーメントを磁
化容易軸に固定し、さらに外部磁界に平行になるように
磁性粒子が動きだして配向するものである。このとき隣
接する磁性粒子間に−保 は、同一方向に磁気モーメントが向いているために磁気
的反発力が発生するｌ・熱性を有しており、その反発力
は高記録密度化を狙った粒子サイズが小さくなるほど粒
子間距離が減少し大きなものとなる。

このような原理に基づいて垂直配向させると、磁性粒子
はお互いの反発力によって塗布面に対し面垂直方向に逃
げ合い、その結果、本方式特有の表面荒れを引き起こし
てしまう。

前述の出願例の中にはこの表面荒れをできるだけ抑える
手法について記述したものもあるが、基本的に改善させ
る発明には至っていない。

垂直磁気記録技術の特徴は記録信号の磁化過程にあるが
、録再ヘッドとの間の空隙が従来の面内記録媒体以上に
なってしまうと効果は小さい。

このため前述の発明によって得られた媒体では、超平滑
な面内磁気記録媒体を上回る録再特性を實現することが
困難であった。

本発明は、上記課題を解決し、塗布型磁気記録媒体で従
来以上の記録密度を有する媒体を提供することを目的と
する。

課題を解決するための手段 本発明では上記目的を達成するために、非磁性支持体上
に針状もしくは粒状の磁性粉末と樹脂系バインダを正則
とする磁性層を連続塗布形成し、直後に外部から最大磁
場強度が磁性粉末の抗磁力（Ｈｃ）以下の塗布面内交ｆ
、磁界を長尺方向の２カ所で互いが直角方向になるよう
に加える配向処理によって磁性粉末を塗布面垂直方向乙
こ整列さセることを特徴とするものである。

作用 本発明の原理は、外部より与える最大磁場強度か磁性粉
末の抗磁力以下である交流磁界により、磁性粉末の磁気
モーメントが磁化容易軸を中心に振幅運動を起すことを
用いたものである。

磁気モーメントの振幅運動の結果、磁性粉末は磁気モー
メントの振幅運動の中点方向、すなわち印加磁界方向に
対し垂直な面内へと集まっていく。

このとき最大磁場強度が抗磁力を越えると、磁気′町〕
Ｋ７１″；［ｂ角度的′。近°゛磁化容易軸′。固定さ
れ、このような振幅運動に伴う磁性粉末の挙動は得られ
ない。

本発明では、この最大磁場強度が磁性粉末の抗磁力以下
である面内方向の交流磁界を長尺状の２カ所において互
いが直角方向になるように加えることにより、磁性粉末
の配向集束方向を２カ所の印加交流磁界方向に対し垂直
な方向と成り得る面内垂直方向に限定させるものである
。

この基本原理によれば、隣接する磁性粒子間に反発力を
生じることがないため、表面の非常に平滑な塗布型媒体
の垂直配向処理が可能となる。

その具体的手法としては、２組の交流電磁石に電流Ｉ ［”’　ＩＩＩＩＩＸ　　’　Ｓ　ｌ　ｎ　（ωｔ）但
しｌ　ｍｍＫは電磁石の発する磁場が磁性粉末のＨｃ以
下となるような電流値となるような交流電流を与え、か
つそれぞれの！磁石が発生する磁界が互いに直角方向に
なるように配置するだけで、設備そのものに可動部分を
持たないため連続的な運転においても非常に高い信頼性
を持つものであさらにこの直交する２方向からの交流磁
界を与える前に、磁性粉末の抗磁力の３倍以上の磁場強
度を有する面内長尺方向の直流磁界配向処理によって長
尺方向に初期配向方向を揃えることにより、さらに後方
２段の効果を高めで効率的で優れた垂直配向性をもつ塗
布型垂直媒体を提供しようというものである。

この方法では、磁性粉末にＨｃ以上の直流磁界が一度加
わることにより磁化容易軸方向に残留磁化が残っている
。しかし、その後交流磁界が加えられることによる消磁
効果により、面垂直方向に配向したときには隣接する磁
性粉末間の反発による表面荒れは起こらない。むしろ磁
性粉末が長尺方向に初期配向されていることにより、直
交する２方向からの交流磁界を直接与えたときよりもさ
らに効果的に垂直方向に配向させることができる。

実施例 以下、本発明の実施例と従来例の比較について図面を参
照しながら説明する。

実施例１ 本発明に基づく配向装置についてその具体的な構成を示
す。

本実施例で使用した配向処理装置は、第１図に示すよう
に、２組のＣ字型コアを有する電磁石ｌによって構成さ
れる。電磁石は強磁性体でかつ透磁率の低い物質で作ら
れたＣ字型のコア１−１と電導率の高い導線を巻いて作
られたコイル１−２から構成される。電磁石は連続媒体
２の長尺方向に隣接して配置され、長尺方向手前の電磁
石は０字の両端の磁極が長尺方向に並ぶように設置し、
長尺方向後ろの電磁石はその磁極が幅方向に向くように
設置している。そしてそれぞれのｔ［石には、交流電流
発生器３によって、 １＝ｌａｘｘ　　・ｓ　ｉｎ　（ωｔ）なる電流を加え
ている。ここでＩ、、、Ｘは、■、、、ｌＸによって発
生するＮｉ６ｉ石の磁極間の磁界の強さＨ，１，が磁性
粉の抗磁力Ｈｃよりも小さくなるような電流値に設定し
た。また一般の単相２００■の交流を用いたことにより
、ωは５０セとなっている。

このような配向装置を用いることにより本発明は、磁性
粉を互いの磁気的な反発を起こさせることなく塗布面に
対し垂直方向に容易に配向させることができる。

実施例２ 実施例２の構成を第２関に示す。

実施例２では実施例１の原理をさらに効果的に作用させ
ることを狙ったもので、実施例１の配向処理装置の長尺
方向手前側Ｓこ直流磁界による面内長尺配向装置を設置
したものである。その面内長尺配向装置は、同磁極同士
を向い合わせにして長尺状の連続媒体を挟むようにして
配置した１組の希土類永久磁石（サマリウムコバルト）
５と、同極同士によって反発する磁界を吸い込むように
磁極設定した導線でソレノイド状に巻かれた電磁石５と
から構成されている。初段配向を与える希土類永久磁石
（サマリウムコバルト）では抗磁力の３倍の磁場設定に
し、後部のｉｉｔ磁石では１〜２倍の磁場強度としてい
る。

比較例 本発明における実施例１，２に対し、第１表に示す従来
法による配向処理を比較例として検討した。

第１表 る。

比較例１は、従来技術の面内長手記録方式に合わせて、
磁性粒子を連続媒体の長尺方向に配向させるための装置
である。その構成を第３図に示す。

これは実施例２において用いた面内長尺配向装置のみに
よって構成される、同磁極同士を向い合わせにして長尺
状の連続媒体を挟むようにして配置した１＆ＩＩの希土
類永久磁石（サマリウムコバルト）４と、同極同士によ
って反発する磁界を吸い込むように磁極設定した導線で
ソレノイド状に巻かれた！磁石５とから構成される。

比較例２は直流磁場による垂直配向方式の一例である。

その構成は第４図に示すように直流磁界を発生させるた
めに長尺状連続媒体を挟んで他極同士を対抗させて用い
た１組の希土類永久磁石（サマリウムコバルト）６によ
るものである。

ただしこの配向方法では、長尺媒体上の磁性粉が垂直方
向に配向するために必要な磁場長を得にくい欠点がある
。

そこで比較例３では、第５図にその構成を示すように比
較例２の欠点を補うため４組の希土類永久磁石を連続媒
体の長尺方向に並べている。

これら比較例２．３では希土類永久磁石によって直流磁
界を得ているが、 ■　永久磁石に着磁するときの磁場の均質性■　長尺媒
体に面していない磁極から戻ってくる磁界成分 の影響が配向性劣化に大きく影響することが問題点とし
て上げられる。

そこで比較例４では、永久磁石単独で構成した比較例２
，３の欠点を改善するために第６図に示すように、２組
のｔ磁石７を強磁性体によるヨーク８によって磁気結合
させることにより対向しない磁極からの磁場の影響を最
小限にし、磁極に挟まれた空間ではｔｆｍ石の特徴とす
る均質な直流磁界が得られるようにしたものである。こ
こで用いる電磁石は、強磁性体でかつ透磁率の低い物質
で作られた棒状のコア７−１と電導率の高い導線を巻い
て作られたコイル７−２から構成される。

また比較例５はその構成を第７図に示すように、比較例
２の欠点を比較例３で補ったのと同様に、比較例４で用
いた電磁石を４組並べたものである。

いままで紹介した比較例２〜５については、その配向原
理より考えて、それぞれの構成で得られる磁場強度を磁
性粉の抗磁力Ｈｃの３倍に設定しこれら実施例、比較例
については１、非磁性支持体として厚み１０μｍのポリ
エチレンテレフタレートフィムル（以下、ＰＥＴフィル
ムと略ス）ヲ用い、その表面に厚み３．０μｍ磁性層を
連続塗布形成し、裏面に厚み０５μｍのハックコート層
を形成したバイバンド８１１ｍ　Ｖ　Ｔ　Ｒ用テープと
して試料を作った。

以下本実施例、比較例について、試料の作成方法を詳細
に説明する。

（１）磁性層を形成する材料 磁性層を形成する材料およびその比率は、メタル磁性体
　　：　　　　　１００重量部樹脂系バインダ　：　　
　　　２０重量部アルミナ　　　　　　　　　　　６重
量部カーボン　　　　　　　　　　　１重量部脂肪族系
潤滑剤　：　　　　　　４重量部硬化剤　　　　　　　
　　　　　４重量部である。

メタル磁性体は、バイバンド８　ｍ　Ｖ　Ｔ　Ｒ用（！
：して−船釣に広く知られている容易に入手可能なもの
を選定した。第２表に特性を示す。

第２表 樹脂系バインダには、第３表に示す樹脂を混合しＶＴＲ
用テープのバインダとして標準的な構成とした。

（以　下　余　白） 配合比率：磁性粉重量をｌＯＯとした重量比各各の量は
、バインダ樹脂系での塗膜の引っ張り試験および磁性塗
膜のスクラッチ強度試験の結果から最も優れた比率とし
ている。

樹脂ｄは、アルミナを前処理するために選択した。

アルミナは、粒径が０．１０−０．３０　ａｍテＢＥＴ
比表面積が９〜１５ｍ”／Ｈの一般的なものを用い、樹
脂ｄ：１重量部によってあらかじめミル分散機を用いて
適度な粘度にて分散処理した。

残りのバインダ１９重量部については、磁性粉の混線・
前分散のときに添加した。カーボンについては、−次粒
子の粒径が２００〜３００人のものを用いた。

脂肪族系潤滑剤には、磁気記録媒体でよく使われている
３種類を選び、以下の配合比にて混入した。

Ｃ１１：　　２重量部 ｃ、　　　　：　　　１重量部 Ｃ−Ｃ：１重量部 ＩＩ　　　　　　　通 硬化剤には、一般によく用いられるイソシアネート化合
物を使った。

（２）磁性塗料の作成 磁性塗料の作成はつぎのようにして行った。

メタル磁性粉とカーボンおよびメチルエチルケン：トル
エンニアノン＝３：３：１のｆＲ合ｍ　剤をミキサに加
えながら一時間攬はんして粉体を溶剤に十分湿潤させた
のち、樹脂ａ・樹脂ｂ・樹脂Ｃと不足分の前記混合溶剤
をミキサに加えながら５時間攪はんして粉体増粒を行っ
た。その後塗料粘度を調節しなから混練処理を４時間行
った。

この磁性混練物を希釈した後、通常塗料分散によく使わ
れるサンドミルによって分散を進めた。サンドミル−次
分散の終了とともに樹脂ｄによって別分散を施したアル
ミナペーストを添加・攬はんし、再びサンドミルにて二
次分散処理した。

このようにして得たメタル磁性塗料原液に、塗工直前に
潤滑剤溶液と硬化剤を添加・攪はんして磁性塗料の調合
を終了するものとした。

（３）磁性層の形成方法 磁性層の形成方法は、調合・分散の終了した磁性塗料を
グラビアコータにてＰＥＴフィルム上に連続的に塗工し
、塗工直後に本発明における実施例１．２および従来の
方式による比較例１〜５の配向処理を施した。配向処理
後には磁性粉体の配向戻りを抑えるための適度な温風送
風をノズルによって行い、急激な塗膜乾燥による表面荒
れを起こさぬ程度に配向の固定処理を施した。その後本
乾燥工程を経た後にカレンダ処理を施して鏡面仕上げを
行い、これを硬化炉中にて硬化反応させた。

（４）バックコート層の形成方法。

バック・コート層は、磁性層を形成・硬化後にカーボン
・ブラ、りを主成分とする専用の塗料をグラビアコータ
にて連続塗布形成した。

このようにして作成したそれぞれの試料を８閣幅にスリ
ットした後、その特性について比較検討した。説明の便
宜上第４表のように番号をつけた。

第４表 以上１−１．１−２．２−１〜２−５の各試料について
、 ■　テープ角形比（Ｂｒ／８ｍ）の面内長手成分幅方向
成分および面垂直成分 ■　磁性層の表面粗さ ■　録再出力の周波数特性 について評価を行った。それぞれ評価に当っては、■　
振動型磁化測定装置 ■　光干渉式非接触三次元表面粗さ計 ■　市販バイバンド８■ＶＴＲの改造デンキを用いた。

以下、評価結果について順を追って説明する。

第８図は、］−］１．１−２．２−１〜２−の各試料に
ついてテープ長尺方向・幅方向と面垂直方向の角形比に
ついて示したもので、掃引磁場１０ｋＯｅにて振動型磁
化測定装置で測定したものである。面垂直方向について
は、膜厚効果からくる反磁界の影響を４πＭｓにて補正
計冨した値を採用している。第８図から明らかなように
、垂直方向に配向処理を施した試料１−１．１−２２−
２〜２−５の６サンプルの中で本発明による試料１−２
が面垂直方向の磁化成分を示す角形比が最も高く、併せ
て長手　輻方向の角形比が最も小さいものとなっている
。すなわち磁性粉末の配向状態としては面内成分がほと
んどなく、効率よく面垂直方向に向いている。そして試
料１−１が次いで垂直磁化成分が高い。試料１−１のテ
ープ長尺方向・幅方向の角形比はほぼ同し値で、面内成
分としては等方的であることが解る。従来例の試料２−
４．２−５では、面垂直角形比と長手方向の角形比が高
く幅方向の成分が小さいことから、直流磁場によって垂
直方向に配向しながらも向ききらずに磁場に引きずられ
、その結果として長手成分が増えていることを示してい
る。試料２−２２−３では、配向の３成分の中では垂直
方向が高めになっているが他の２成分も大きく、磁性粉
末の配向方向としてはランダムな状態から少し垂直成分
が強まったに過ぎない。

第９図（ａｌ　−（ｇ）では、ｌ−１，１−２，２−１
−２−５の各試料の三次元表面粗度の測定結果を示した
。面に垂直な直流磁場によって配向処理した２−２〜２
−５の各試料は、面内長尺方向に先に配向処理した従来
テープ例である２−１と比較し大幅に表面性が悪い。こ
れはＨｃの３倍の直流磁場によって磁化を持った磁性粉
末が互いに磁気的凝集を引き起こしたためで、先に紹介
した面垂直方向の磁化成分を大きな試＃４はとその程度
はひどくなっていることが解る。これに対し本発明によ
る試料１−１．１−２では、面垂直方向の磁化成分が最
も大きいにもかかわらず従来テープ２−１と同レベルの
表面性を実現している。特に試料１−１．１−２の間に
大きな差がないことは、作用で述べた交流磁界による消
磁効果が試料１−２に現れていることが示されている。

この結果から明らかなように、本実施例による試料１−
１．１−２は、比較例中垂直配向処理している試料２−
２〜２−５では困難であった表面性を面垂直方向の角形
比と両立させながら共に高いレベルを実現している。

実用レベルの表面性を持つ試料１−１．１−２および従
来テープ例２−１について、市販のバイバンド８　＋ｗ
　Ｖ　Ｔ　Ｒデツキを改造して記録・再生時の周波数特
性を測定した。その結果を示した図が第１０図である。

特に高周波領域において従来テープよりも高い出力を示
し、本発明の目的とする垂直磁化膜の特徴を塗布型磁気
テープで実現できることが明らかに解る。

以上実施例においては、強磁性体のコアの回りに銅の平
線をコイル状に巻いてＮｆｅｔ石として使用しているが
、これは本発明の構成を規定するものではない。長時間
通電時の電磁石の発熱を抑えるために冷却パイプを組み
入れたり中空の低抵抗導線をコイルに使用してもかまわ
ない。さらには磁極間の距離を大きくしたときに本発明
の規定する磁界が得られるように、超伝導現象を応用し
た超伝導マグネットを用いてもよい。

また各実施例においては１個の電磁石を持って一方向の
交流磁界を与える配向装置しているが、これは本発明を
限定するものではない。設備の大きさ・ライン速度と効
果を得るのに必要な磁場長の関係から、現実的なサイズ
の複数の１ｉ磁石によってその働きを持たせて良い。

また、本発明による塗布型磁気記録媒体の作成例として
バイバンド８　ｍ　Ｖ　Ｔ　Ｒテープについて記述した
が、他のＶＴＲテープ５磁気テープ、またはフレキシブ
ルディスクなどの磁気ディスクにも応用可能である。

発明の効果 以上の実施例から明らかなように本発明によれば、磁性
層の表面性を損なわず超平滑な表面を実現させながら塗
布面型直配同性に優れた塗布型垂直磁気記録媒体を連続
的に、しかも安定して製造することができる。そして本
発明によって得た媒体の！磁変換特性は、高密度記録領
域においても優れた録再特性を示すものである。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明を実施するに当たって
使用される磁場配向装置の一例を示す概略平面図および
正面図、第２図は本発明の他の実施例における磁場配向
装置の概略正面図、第３図は比較例として従来の長尺方
向に配向した磁気テープを製造する際の配向装置の概略
構成図、第４図〜第７図はそれぞれ直流磁場を連続媒体
面に垂直に与えた比較例での配向方法を示した概略図、
第８図は実際に試作した実施例、比較例の各試料につい
て、テープ長尺方向１幅方向と面垂直方向の角形比につ
いて振動型磁化測定装置で測定した結果をまとめた特性
図、第９図（ａ）〜（ｇ）は非接触の三次元表面粗さ計
にて表面性を測定した結果を示した図、第１０図は実施
例、比較例の各試料の中で実用的な表面性が得られた本
実施例と比較例中の従来テープについて、市販のバイバ
ント’　８　ａｎ　Ｖ　Ｔ　Ｒデツキを用いて周波数特
性を比較した結果を示員た特性図である。 １・・・・０字コアによる電磁石、１−１・・・・・・
０字コア、１−２・・・・・・導線によるコイル、２・
・・・・長尺状連続媒体、３・・・・・・交流；流発生
器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）非磁性支持体上に針状もしくは粒状の磁性粉末と
   樹脂系バインダを主剤とする磁性層を塗布形成し、直後
   に外部から最大磁場強度が磁性粉末の抗磁力（Ｈｃ）以
   下の塗布面内交流磁界を長尺方向の２ヵ所で互いが直角
   方向になるように加えることにより磁性粉末を塗布面垂
   直方向に整列させることを特徴とする磁気記録媒体の製
   造方法。
2. （２）非磁性支持体上に針状もしくは粒状の磁性粉末と
   樹脂系バインダを主剤とする磁性層を塗布形成し、直後
   に長尺方向の３ヵ所において外部から磁界を与えて配向
   処理を施し、そのうち初段は磁性粉末の抗磁力の３倍以
   上の強度を有する面内長尺方向の直流磁界配向処理を、
   その後は最大磁場強度が磁性粉末の抗磁力（Ｈｃ）以下
   の塗布面内交流磁界を２ヵ所において互いが直角方向に
   なるように加える配向処理により磁性粉末を塗布面垂直
   方向に整列させることを特徴とする磁気記録媒体の製造
   方法。