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【発明の名称】 磁気ディスクの製造方法
【発明者】 【氏名】石黒 忠

【要約】 【課題】磁性層表面のキズが低減され、耐久性及び電磁変換特性が優れた高密度記録用磁気ディスクの製造方法を提供すること。

【解決手段】支持体上に実質的に非磁性である下地層とその上に強磁性金属粉末を結合剤中に分散してなる厚み0.05〜0.5μmでかつ表面粗さRzが5〜30nmの磁性層を設けてなる磁気ディスクの表面を総厚み10〜40μmで表面粗さRzが0.1〜0.8μmの研磨テープでバーニッシュ処理することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
【特許請求の範囲】
【請求項1】 支持体上に実質的に非磁性である下地層とその上に強磁性金属粉末を結合剤中に分散してなる厚み0.05〜0.5μmでかつ表面粗さRzが5〜30nmの磁性層を設けてなる磁気ディスクの表面を総厚み10〜40μmで表面粗さRzが0.1〜0.8μmの研磨テープでバーニッシュ処理することを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、高密度記録可能な磁気ディスクに関し、特に高容量のデータ記録用の磁気ディスクであって、電磁変換特性及び耐久性に優れた磁気記録ディスクの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】磁気ディスクの分野において、Co変性酸化鉄を用いた2MBのMF−2HDフロッピー(登録商標)ディスクがパーソナルコンピュータに標準搭載されようになった。しかし扱うデータ容量が急激に増加している今日において、その容量は十分とは言えなくなり、大容量化が望まれていた。
【0003】従来、磁気記録媒体には酸化鉄、Co変性酸化鉄、CrO2 、強磁性金属粉末、六方晶系フェライト粉末を結合剤中に分散した磁性層を非磁性支持体に塗設したものが広く用いられる。この中でも強磁性金属粉末と六方晶系フェライト粉末は高密度記録特性に優れていることが知られている。デイスクの場合、高密度記録特性に優れる強磁性金属粉末を用いた大容量ディスクとしては10MBのMF−2TD、21MBのMF−2SDまたは六方晶フェライトを用いた大容量ディスクとしては4MBのMF−2ED、21MBフロプティカルなどがあるが、容量、性能的に十分とは言えなかった。このような状況に対し、高密度記録特性を向上させる試みが多くなされている。以下にその例を示す。
【0004】ディスク状磁気記録媒体の特性を向上させるために、特開昭64−84418号公報には酸性基とエポキシ基と水酸基を有する塩化ビニル樹脂を用いることが提案され、特公平3−12374号公報にはHcが79.6kA/m(1000エルステッド、Oe)以上、比表面積25〜70m2/gの金属粉末を用いることが提案され、特公平6−28106号公報には磁性体の比表面積と磁化量を定め、研磨剤を含ませることが提案されている。
【0005】ディスク状磁気記録媒体の耐久性を改善させるために、特公平7−85304号公報には不飽和脂肪酸エステルとエーテル結合を有する脂肪酸エステルを用いることが提案され、特公平7−70045号公報には分岐脂肪酸エステルとエーテル結合を有する脂肪酸エステルを用いることが提案され、特開昭54−124716号公報にはモース硬度6以上の非磁性粉末と高級脂肪酸エステルを含ませることが提案され、特公平7−89407号公報には潤滑剤を含む空孔の体積と表面粗さを0.005〜0.025μmとすることが提案され、特開昭61−294637号公報には低融点と高融点の脂肪酸エステルを用いることが提案され、特公平7−36216号公報には磁性層厚みに対し1/4〜3/4の粒径の研磨剤と低融点の脂肪酸エステルを用いることが提案され、特開平3−203018号公報にはアルミニウムを含むメタル磁性体と酸化クロムを用いることが提案されている。
【0006】非磁性の下層や中間層を有するデイスク状磁気記録媒体の構成として、特開平3−120613号公報には導電層と金属粉末を含む磁性層を有する構成が提案され、特開平6−290446号公報には1μm以下の磁性層と非磁性層を有する構成が提案され、特開昭62−159337号公報にはカーボン中間層と潤滑剤を含む磁性層からなる構成が提案され、特開平5−290358号公報にはカーボンサイズを規定した非磁性層を有する構成が提案されている。
【0007】一方、最近になり薄層磁性層と機能性非磁性層からなるデイスク状磁気記録媒体が開発され、100MBクラスのフロッピーデイスクが登場している。これらの特徴を示すものとして、特開平5−109061号公報にはHcが111.4kA/m(1400エルステッド)以上で厚さ0.5μm以下の磁性層と導電性粒子を含む非磁性層を有する構成が提案され、特開平5−197946号公報には磁性層厚より大きい研磨剤を含む構成が提案され、特開平5−290354号公報には磁性層厚が0.5μm以下で、磁性層厚の厚み変動を±15%以内とし、表面電気抵抗を規定した構成が、特開平6−68453号公報には粒径の異なる2種の研磨剤を含ませ、表面の研磨剤量を規定した構成が提案されている。特開平6−52541号公報には研磨剤としてアルミナ、酸化クロム、ダイヤモンドの内少なくとも1種を含む磁気記録媒体が示され、これら高硬度粉末を添加すると走行安定性が良好になるとしている。磁性層の厚み損失による再生出力の低下を改良するために、磁性層を薄層化することが知られており、例えば、特開平5−182178号公報には非磁性支持体上に無機質粉末を含み、結合剤に分散してなる下層非磁性層と該非磁性層が湿潤状態にある内に強磁性粉末を結合剤に分散してなる1.0μm以下の厚みの上層磁性層を設けた磁気記録媒体が開示されている。
【0008】しかしながら、急速な磁気ディスクの大容量化、高記録密度化にともない、このような技術をもってしても満足な特性を得ることが難しくなってきていた。特に、磁性層の厚味を0.5μm以下に薄くし、いわゆる強磁性金属粉末を含む磁性層を非磁性層上に設けたATOMM(Advanced Super Thin Layer & HighOutput Metal Media Technology)構成にし、記録密度を100MB以上の高密度記録が可能な磁気ディスクが提供されている。特開平9−54943号公報には、このような高密度磁気ディスク及びそれを得るための処理方法が提供されている。上記公報では、Raを特定以下に規定した研磨テープで磁性層をバーニッシュ処理を施すことにより、Raが所定の磁性層を得ることができる旨の記載がある。しかしながら、上記のように研磨テープのRaを規定してもバーニッシュ処理時のキズは改善できず、このキズが要因となるエラーが発生してしまう現象を防止することができなかった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、磁性層表面のキズが低減され、耐久性及び電磁変換特性が優れた高密度記録用磁気ディスクの製造方法を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、支持体上に実質的に非磁性である下地層とその上に強磁性金属粉末を結合剤中に分散してなる厚み0.05〜0.5μmでかつ表面粗さRzが5〜30nmの磁性層を設けてなる磁気ディスクの表面を総厚み10〜40μmで表面粗さRzが0.1〜0.8μmの研磨テープでバーニッシュ処理することを特徴とする磁気ディスクの製造方法により達成される。
【0011】
【発明の実施の形態】
【0012】本発明は磁気ディスクの表面、即ち、表面粗さRzが5〜30nmの磁性層表面を総厚み10〜40μmで表面粗さRzが0.1〜0.8μmの研磨テープでバーニッシュ処理するものである。研磨テープとしては、総厚みは20〜40μmが好ましく、研磨層表面のRzは0.3〜0.6μmが好ましい範囲である。RzはJIS−B0601−1994で規定される10点平均粗さである。RzはRaより表面のうねり及び突起状態を表しており、本発明はこのRz及び研磨テープ総厚みがバーニッシュ処理時のキズの発生をコントロールする要因であることを見出したことによりなされたものである。そして、バーニッシュ処理を施された磁性層の表面は、キズの発生が極めて少なく、S/N及び耐久性に優れる磁気ディスクが得られる。このようにRz及び総厚を規定した研磨テープで特定のRzの磁性層表面をバーニッシュ処理すると上記S/N及び耐久性に優れる高密度の磁気ディスクが得られる理由としては、バーニッシュ処理時にRzの小さいものどうしの接触によりキズの核となる突起どうしの接触が少なくなり、且つ研磨テープの腰の柔らかさから研磨テープ表面と磁気ディスク表面との接触が最適化されやすく、キズの発生を抑えていると思われる。
【0013】本発明で用いる研磨テープは、上記条件を満足するものであれば特に制限はないが、主体となる砥粒を結合剤で混練分散した塗布液を支持体上に塗設して研磨層としたものが好ましい。研磨層表面のRzは、砥粒のサイズや形状、結合剤に対する配合割合や混練分散法等により、調整することができる。該砥粒としては平均粒子径は0.05μm〜50μm、好ましくは0.1〜1.5μmであり、更に好ましくは、0.2〜1.2μmであり、その素材として好ましくは酸化クロム、α−アルミナ、炭化珪素、非磁性酸化鉄、ダイヤモンド、γ−アルミナ、α,γ−アルミナ、熔融アルミナ、コランダム、人造ダイヤモンド等で1〜4種類の組合わせで使用される。これらの併用される砥粒のpHは2〜10のものが使用され,特に好ましくは5〜10のものが用いられる。
【0014】研磨層には、砥粒以外にも任意の成分添加されて調製され得る。研磨層の調製は、例えば、カーボンブラック、バインダ−、ポリイソシアネート、潤滑剤、防錆剤、酸化防止剤、錆どめ剤、油性剤、極圧剤、清浄分散剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、泡どめ剤、分散剤、分散助剤、防黴剤、カーボンブラック以外の帯電防止剤、湿潤剤、硬化促進剤、分散促進剤、分散,混練,塗布の際に使用する有機溶媒、支持体等は後述する塗布型磁気記録層の形成に用いるものと同様なものを使用できる。また分散、混練の方法、塗布、後処理、裁断についても同様である。本発明で使用する研磨テープの総厚みは、例えば、研磨層の厚み及び支持体の厚みを調整することにより調整される。研磨層の厚みは、好ましくは1〜8μmの範囲であり、支持体の厚みは、好ましくは20〜30μmの範囲である。支持体の素材としては、後述する磁気ディスク用の可撓性支持体と同様のものが好ましく用いられる。本発明で適用される研磨テープに関しては、公知文献、例えば、(色材、66(3)、476−486(1993);総説「研磨フィルムによる精密加工」)等を参照することができる。
【0015】上記研磨テープを用いて磁性層表面に施すバーニッシュ処理の具体的な方法としては、以下の方法が挙げられる。
a)磁気ディスクの中心を軸に回転させて磁気記録層表面に研磨テープを当接させ所望により移動させること。ここで、該当接の方向は基本的に任意であり、その接線が磁気ディスクの中心を通るようにしてもよいしそうでなくともよいが、好ましくは中心を通るようにするとよい。また、研磨テープの移動方向、移動速度、当接圧等は適宜選定され得る。例えば、移動方向としては、磁気ディスクの回転方向と同方向か逆方向かの選定、あるいは磁性層の結晶成長方向と同方向か逆方向かの選定等が挙げられる。
b)磁気ディスクを固定し、研磨テープを磁気ディスクに当接し、円周方向および所望により磁気ディスクの径方向に移動させること。
c)a)およびb)の併用。
【0016】a)において、磁気ディスクの回転速度、当接条件、研磨テープの移動速度、研磨テープの仕様等は適宜選定される。具体的には、図1に示す構成のバーニッシュ処理方法が挙げられる。この構成は、磁気ディスク1を矢印方向に回転させ、研磨テープ2の背面をバックアップロール3、ガイドロール4および5に当てると共にスリットエアノズル6からのエアー圧により磁気ディスクの磁気記録層表面を研磨テープ2の研磨層に当接させると共にロール3〜5により矢印方向へ研磨テープを移動させ、磁気記録層を研磨するものである。この構成において、該磁気ディスクの回転速度としては通常、1000〜3000rpm、好ましくは1000〜3000rpmの範囲である。バーニッシュ時間は1枚(P)当たり通常、0.2〜2秒、好ましくは0.5〜1.5秒、研磨テープの対ディスクの移動速度(磁気ディスクの回転方向と同方向で当接部は同位置の場合)は通常、0.1〜100mm/P(1枚当たり)、好ましくは3〜20mm/Pである。また、研磨テープの磁気ディスクへの当接をエアー圧により制御する場合のエアー圧は、通常、0.1〜5Kg/cm2(9.8〜490kPa)、好ましくは0.5〜2Kg/cm2(49〜196kPa) である。
【0017】また、図1に示すような研磨装置としては、HITECH社製FB35、ESCORP社製等を挙げることができる。上記研磨手段b)またはc)の場合の磁気ディスクの回転速度、当接条件、研磨テープの移動速度、研磨テープの仕様等は適宜選定される。また、この研磨手段b)またはc)の場合は、所望により可撓性支持体をディスクに打ち抜く前の研磨処理に適用してもよい。
【0018】また、本発明のバーニッシュ処理の後、クリーニングを施すことが好ましい。この時の処理条件は、研磨テープをワイピング材料に置き換えた以外は上記と同じとすることが好ましい。クリーニングは、磁性層をワイピングすることにより行う。このようなワイピングの材料としては例えば日本バイリーン製の各種バイリーンや東レ製のトレシー、エクセーヌ、商品名キムワイプ、富士写真フィルム製各種研磨テープ、また不織布はナイロン製不織布、ポリエステル製不織布、レーヨン製不織布、アクリロニトリル製不織布、混紡不織布など、ティッシュペーパー等が使用できる。これらは例えば特公昭46−39309号、特公昭58−46768号、特開昭56−90429号、特公昭58−46767号、特開昭63−259830号、特開平1−201824号等にも記載されている。
【0019】また、磁気ディスクを打ち抜く前に本発明とは別の公知のバーニッシュ、更にクリーニングを磁気ディスクの磁性層、バック層、エッジ端面、ベース面等に施してもよい。該磁気ディスクは、この公知のバーニッシュの前に所定の大きさに裁断、更に所望により巻き取っておいてもよい。このバーニッシュは具体的にはサファイア刃、剃刀刃、超硬材料刃、ダイアモンド刃、セラミックス刃のような硬い材料により磁性層表面の突起部分をそぎおとすものである。これら材料のモース硬度は8以上が好ましいが特に制限はなく突起を除去できるものであれば良い。これら材料の形状は特に刃である必要はなく、角型、丸型、ホイール(回転する円筒形状の周囲にこれらの材質を付与しても良い)のような形状でも使用できる。
【0020】クリーニングは、磁気ディスク表面の汚れや余分な潤滑剤等を除去するためワイピング材料で磁性層表面、バック層面、エッジ端面、バック側のベース面をワイピングすることにより行う。
【0021】本発明は、支持体上に実質的に非磁性である下地層(下層)とその上に強磁性金属粉末を結合剤中に分散してなる0.05〜0.5μmでかつ表面粗さRzが5〜30nmの磁性層が形成されているの磁気ディスクの表面、即ち、磁性層表面を研磨テープでバーニッシュ処理する。バーニッシュ処理前の磁性層の表面粗さRzを5〜30nmに制御する手段としては、磁性層、或いは更に下層に含有される粉体のサイズ、形状、量を適宜選定すること等やカレンダー処理条件、前記本発明とは別の超硬刃等による公知のバーニッシュ処理条件等を調整すること等が例示される。本発明のバーニッシュ処理を施された磁性層表面の表面粗さRzは、5〜25μmの範囲が好ましい。以下、本発明に好適な磁気ディスクについて説明する。磁気ディスクは、支持体上に実質的に非磁性である下層とその上に強磁性金属粉末を結合剤中に分散してなる磁性層を設けてなる。上記下層と、上記磁性層(以下、「上層」、「上層磁性層」ともいう)は、支持体の片面だけでも、両面に設けてもよい。上層および下層は、下層を塗布後、下層が湿潤状態の内(W/W)でも、乾燥した後(W/D)にでも上層磁性層を設けることが出来る。生産得率の点から同時、または逐次湿潤塗布が好ましいが、乾燥後塗布も十分使用できる。本発明のデイスクの重層構成は、同時または逐次湿潤塗布(W/W)により上層/下層が同時に形成できるため、カレンダー工程などの表面処理工程を有効に活用でき、極めて薄い磁性層でもその表面粗さを良化できる。以下、磁気ディスクを構成する各層、層成分などについて説明する。
【0022】〔磁性層〕
(強磁性金属粉末)本発明の上層磁性層に使用する強磁性金属粉末としては、α−Feを主成分とする強磁性合金粉末が好ましい。これらの強磁性金属粉末には所定の原子以外にAl、Si、S、Sc、Ca、Ti、V、Cr、Cu、Y、Mo、Rh、Pd、Ag、Sn、Sb、Te、Ba、Ta、W、Re、Au、Hg、Pb、Bi、La、Ce、Pr、Nd、Sm、P、Co、Mn、Zn、Ni、Sr、Bなどの原子を含んでもかまわない。特に、Al、Si、Ca、Y、Ba、La、Nd、Sm、Co、Ni、Bの少なくとも1つをα−Fe以外に含むことが好ましく、Co、Y、Al、Nd、Smの少なくとも一つを含むことがさらに好ましい。Coの含有量は、Feに対して0〜40原子%が好ましく、さらに好ましくは15〜35原子%、より好ましくは20〜35原子%である。Yの含有量は、1.5〜12原子%が好ましく、さらに好ましくは3〜10原子%、より好ましくは4〜9原子%である。Alは、1.5〜30原子%が好ましく、さらに好ましくは5〜20原子%、より好ましくは8〜15原子%である。
【0023】これらの強磁性金属粉末には、後に述べる分散剤、潤滑剤、界面活性剤、帯電防止剤などで分散前にあらかじめ処理を行ってもかまわない。具体的には、特公昭44−14090号、特公昭45−18372号、特公昭47−22062号、特公昭47−22513号、特公昭46−28466号、特公昭46−38755号、特公昭47−4286号、特公昭47−12422号、特公昭47−17284号、特公昭47−18509号、特公昭47−18573号、特公昭39−10307号、特公昭46−39639号、米国特許第3026215号、同3031341号、同3100194号、同3242005号、同3389014号などに記載されている。
【0024】強磁性金属粉末には少量の水酸化物、または酸化物が含まれてもよい。強磁性金属粉末は、公知の製造方法により得られたものを用いることができ、下記の製造方法を挙げることができる。
・複合有機酸塩(主としてシュウ酸塩)と水素などの還元性気体で還元する方法・酸化鉄を水素などの還元性気体で還元してFeあるいはFe−Co粒子などを得る方法・金属カルボニル化合物を熱分解する方法・強磁性金属の水溶液に水素化ホウ素ナトリウム、次亜リン酸塩あるいはヒドラジンなどの還元剤を添加して還元する方法・金属を低圧の不活性気体中で蒸発させて粉末を得る方法などである。このようにして得られた強磁性金属粉末は公知の徐酸化処理、すなわち有機溶剤に浸漬したのち乾燥させる方法、有機溶剤に浸漬したのち酸素含有ガスを送り込んで表面に酸化膜を形成したのち乾燥させる方法、有機溶剤を用いず酸素ガスと不活性ガスの分圧を調整して表面に酸化皮膜を形成する方法のいずれを施したものでも用いることができる。
【0025】磁性層に含有される強磁性金属粉末をBET法による比表面積(SBET)で表せば、通常45〜80m2 /gであり、好ましくは50〜70m2/gである。45m2/g以下ではノイズが高くなり、80m2g以上では表面性が得にくく好ましくない。強磁性金属粉末の結晶子サイズは、通常80〜180Åであり、好ましくは100〜180Å、更に好ましくは110〜175Åである。強磁性金属粉末の平均長軸長は、好ましくは30〜150nmであり、さらに好ましくは30〜100nmである。強磁性金属粉末の針状比は、3〜15が好ましく、さらには5〜12が好ましい。強磁性金属粉末の飽和磁化(σS)は、通常100〜200A・m2/kg(emu/g)であり、好ましくは120A・m2/kg(emu/g)〜180A・m2/kg(emu/g)である。強磁性金属粉末の抗磁力は1700エルステッド〜3500エルステッド(135〜279kA/m)が好ましく、さらに好ましくは1800エルステッド〜3000エルステッド(143〜239kA/m)である。
【0026】強磁性金属粉末の含水率は、0.01〜2質量%とするのが好ましい。結合剤の種類によって強磁性金属粉末の含水率は最適化するのが好ましい。強磁性金属粉末のpHは、用いる結合剤との組合せにより最適化することが好ましい。その範囲は通常、4〜12であるが、好ましくは6〜10である。強磁性金属粉末は、必要に応じ、Al、Si、Pまたはこれらの酸化物などで表面処理を施してもかまわない。その量は強磁性金属粉末に対し通常、0.1〜10質量%であり表面処理を施すと脂肪酸などの潤滑剤の吸着が100mg/m2 以下になり好ましい。強磁性金属粉末には、可溶性のNa、Ca、Fe、Ni、Srなどの無機イオンを含む場合がある。これらは、本質的に無い方が好ましいが、200ppm以下であれば特に特性に影響を与えることは少ない。また、本発明に用いられる強磁性金属粉末は、空孔が少ないほうが好ましくその値は20容量%以下、さらに好ましくは5容量%以下である。また形状については先に示した粒子サイズについての特性を満足すれば針状、米粒状、紡錘状のいずれでもかまわない。
【0027】強磁性金属粉末自体のSFD(switching field distribution) は小さい方が好ましく、0.8以下が好ましい。強磁性金属粉末のHcの分布を小さくすることが好ましい。尚、SFDが0.8以下であると、電磁変換特性が良好で、出力が高く、また、磁化反転がシャープでピークシフトも少なくなり、高密度デジタル磁気記録に好適である。Hcの分布を小さくするためには、強磁性金属粉末においてはゲータイトの粒度分布を良くする、焼結を防止するなどの方法がある。
【0028】(カーボンブラック)磁性層は、所望によりカーボンブラックを含むことができる。使用されるカーボンブラックはゴム用ファーネス、ゴム用サーマル、カラー用ブラック、導電性カーボンブラック、アセチレンブラック、等を用いることができる。比表面積は5〜500m2/g、DBP吸油量は10〜400ml/100g、平均粒子径は5nm〜300nm、pHは2〜10、含水率は0.1〜10質量%、タップ密度は0.1〜1g/cc、が好ましい。磁性層に用いられるカーボンブラックの具体的な例としては、キャボット製、BLACKPEARLS 2000、1300、1000、900、905、800、700、VULCAN XC−72、旭カーボン製、#80、#60、#55、#50、#35、三菱化学製、#2400B、#2300、#900、#1000、#30、#40、#10B、コロンビアンカーボン製、CONDUCTEX SC、RAVEN 150、50、40、15、RAVEN−MT−P、アクゾー社製、ケッチェンブラックEC、などがあげられる。カーボンブラックを分散剤などで表面処理したり、樹脂でグラフト化して使用しても、表面の一部をグラファイト化したものを使用してもかまわない。特に、非磁性層に含有されるカーボンブラックの場合と同様にカルボン酸アミン塩及び燐酸エステルアミン塩から選択される少なくとも1種以上のアニオン性界面活性剤で処理され、平均粒子径が5〜100nmのカーボンブラックが好ましい。また、カーボンブラックを磁性塗料に添加する前にあらかじめ結合剤で分散してもかまわない。これらのカーボンブラックは単独、または組合せで使用することができる。カーボンブラックを使用する場合は、強磁性金属粉末に対する量の0.1〜30質量%%で通常、用いることができる。カーボンブラックは磁性層の帯電防止、摩擦係数低減、遮光性付与、膜強度向上などの働きがあり、これらは用いるカーボンブラックにより異なる。従って本発明に使用されるこれらのカーボンブラックは上層磁性層、下層でその種類、量、組合せを変え、粉体サイズ、吸油量、電導度、pHなどの先に示した諸特性をもとに目的に応じて使い分けることはもちろん可能であり、むしろ各層で最適化すべきものである。本発明の磁性層で使用できるカーボンブラックは例えば(「カーボンブラック便覧」カーボンブラック協会編)を参考にすることができる。
【0029】(研磨剤)磁性層に使用できる研磨剤としては、α化率90%以上のα−アルミナ、β−アルミナ、ダイヤモンド、炭化ケイ素、酸化クロム、酸化セリウム、α−酸化鉄、コランダム、窒化珪素、炭化珪素、チタンカーバイト、酸化チタン、二酸化珪素、窒化ホウ素、など主としてモ−ス硬度6以上の公知の材料が単独または組合せで使用される。また、これらの研磨剤同士の複合体(研磨剤を他の研磨剤で表面処理したもの)を使用してもよい。これらの研磨剤には主成分以外の化合物または元素が含まれる場合もあるが主成分が90質量%以上であれば効果にかわりはない。これら研磨剤の粒径は0.01〜1μmが好ましく、特に電磁変換特性を高めるためには、その粒度分布が狭い方が好ましい。また耐久性を向上させるには必要に応じて粒径の異なる研磨剤を組み合わせたり、単独の研磨剤でも粒径分布を広くして同様の効果をもたせることも可能である。タップ密度は0.3〜1.5g/cc、含水率は0.1〜5質量%、pHは2〜11、比表面積は1〜40m2/gが好ましい。研磨剤の形状は針状、球状、サイコロ状、のいずれでも良いが、形状の一部に角を有するものが研磨性が高く好ましい。具体的には住友化学社製AKP−10、AKP−15、AKP−20、AKP−30、AKP−50、HIT−20、HIT−30、HIT−50、HIT−60A、HIT−50G、HIT−70、HIT−80、HIT−82、HIT−100、レイノルズ社製ERC−DBM、HP−DBM、HPS−DBM、不二見研磨剤社製WA10000、上村工業社製UB20、日本化学工業社製G−5、クロメックスU2、クロメックスU1、戸田工業社製TF100、TF140、イビデン社製ベータランダムウルトラファイン、昭和鉱業社製B−3などが挙げられる。これらの研磨剤は必要に応じ下層に添加することもできる。下層に添加することで表面形状を制御したり、研磨剤の突出状態を制御したりすることができる。これら磁性層、下層の添加する研磨剤の粒径、量はむろん最適値に設定すべきものである。
【0030】〔下層〕次に下層に関する詳細な内容について説明する。本発明の磁気ディスクの下層は、実質的に非磁性であればその構成は制限されるべきものではないが、通常、少なくとも樹脂からなり、好ましくは、粉体、例えば、無機粉末あるいは有機粉末が樹脂中に分散されたものが挙げられる。該無機粉末は、通常、好ましくは非磁性粉末であるが、下層が実質的に非磁性である範囲で磁性粉末も使用され得るものである。下層が実質的に非磁性であるとは、上層の電磁変換特性を実質的に低下させない範囲で下層が磁性を有することを許容するということである。具体的には、例えば下層の残留磁束密度が0.01テスラ(100ガウス)以下または抗磁力が7.96kA/m(100エルステッド)以下であるような場合である。
【0031】(非磁性粉末)該非磁性粉末としては、例えば、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、金属硫化物などの無機化合物から選択することができる。無機化合物としては、例えばα化率90%以上のα−アルミナ、β−アルミナ、γ−アルミナ、θ−アルミナ、炭化ケイ素、酸化クロム、酸化セリウム、α−酸化鉄、ヘマタイト、ゲータイト、コランダム、窒化珪素、チタンカーバイド、酸化チタン、二酸化珪素、酸化スズ、酸化マグネシウム、酸化タングステン、酸化ジルコニウム、窒化ホウ素、酸化亜鉛、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、二硫化モリブデンなどが単独または組合せで使用される。特に好ましいのは、粒度分布の小ささ、機能付与の手段が多いことなどから、二酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、硫酸バリウムであり、更に好ましいのは二酸化チタン、α酸化鉄である。
【0032】これら非磁性粉末の平均粒子サイズは、0.005〜2μmが好ましいが、必要に応じて粒子サイズの異なる非磁性粉末を組み合わせたり、単独の非磁性粉末でも粒径分布を広くして同様の効果をもたせることもできる。とりわけ好ましいのは非磁性粉末の平均粒子径は0.01μm〜0.2μmである。特に、非磁性粉末が粒状金属酸化物である場合は、平均粒子径0.08μm以下が好ましく、針状金属酸化物である場合は、平均長軸長が0.3μm以下が好ましく、0.2μm以下がさらに好ましい。タップ密度は通常、0.05〜2g/ml、好ましくは0.2〜1.5g/mlである。非磁性粉末の含水率は通常、0.1〜5質量%、好ましくは0.2〜3質量%、更に好ましくは0.3〜1.5質量%である。非磁性粉末のpHは通常、2〜11であるが、pHは3〜10の間が特に好ましい。非磁性粉末の比表面積は、通常1〜100m2/g、好ましくは5〜80m2/g、更に好ましくは10〜70m2/gである。非磁性粉末の結晶子サイズは0.004μm〜1μmが好ましく、0.04μm〜0.1μmが更に好ましい。DBP(ジブチルフタレート)を用いた吸油量は通常、5〜100ml/100g、好ましくは10〜80ml/100g、更に好ましくは20〜60ml/100gである。比重は、通常1〜12、好ましくは3〜6である。形状は針状、球状、多面体状、板状のいずれでもよい。モース硬度は、4以上、10以下のものが好ましい。非磁性粉末のSA(ステアリン酸)吸着量は通常、1〜20μmol/m2 、好ましくは2〜15μmol/m2 、さらに好ましくは3〜8μmol/m2 である。これらの非磁性粉末の表面は表面処理が施されAl23 、SiO2 、TiO2、ZrO2 、SnO2、Sb23 、ZnO、Y23 が存在することが好ましい。特に分散性に好ましいのはAl23 、SiO2 、TiO2 、ZrO2 であるが、更に好ましいのはAl23 、SiO2 、ZrO2 である。これらは組み合わせて使用してもよいし、単独で用いることもできる。また、目的に応じて共沈させた表面処理層を用いても良いし、先ずアルミナを存在させた後にその表層にシリカを存在させる方法、またはその逆の方法を採ることもできる。また、表面処理層は目的に応じて多孔質層にしても構わないが、均質で密である方が一般には好ましい。
【0033】本発明の下層に用いられる非磁性粉末の具体的な例としては、昭和電工製ナノタイト、住友化学製HIT−100、ZA−G1、戸田工業社製αヘマタイトDPN−250,DPN−250BX,DPN−245,DPN−270BX,DPN−500BX,DBN−SA1,DBN−SA3、石原産業製酸化チタンTTO−51B,TTO−55A,TTO−55B,TTO−55C,TTO−55S,TTO−55D,SN−100、αヘマタイトE270,E271,E300,E303、チタン工業製酸化チタンSTT−4D,STT−30D,STT−30,STT−65C、αヘマタイトα−40、テイカ製MT−100S,MT−100T,MT−150W,MT−500B,MT−600B,MT−100F,MT−500HD、堺化学製FINEX−25,BF−1,BF−10,BF−20,ST−M、同和鉱業製DEFIC−Y,DEFIC−R、日本アエロジル製AS2BM,TiO2P25、宇部興産製100A,500A、およびそれを焼成したものが挙げられる。特に好ましい非磁性粉末は二酸化チタンとα−酸化鉄である。
【0034】下層にカーボンブラックを混合させて公知の効果である表面電気抵抗(Rs)を下げること、光透過率を小さくすることができるとともに、所望のマイクロビッカース硬度を得る事ができる。また、下層にカーボンブラックを含ませることで潤滑剤貯蔵の効果をもたらすことも可能である。カーボンブラックの種類はゴム用ファーネス、ゴム用サーマル、カラー用ブラック、アセチレンブラックなどを用いることができる。下層のカーボンブラックは所望する効果によって、以下のような特性を最適化すべきであり、併用することでより効果が得られることがある。
【0035】下層のカーボンブラックの比表面積は通常、100〜500m2/g、好ましくは150〜400m2/g、DBP吸油量は20〜400ml/100g、好ましくは30〜400ml/100gである。カーボンブラックの平均粒子径は通常、5〜80nm、好ましくは10〜50nm、さらに好ましくは10〜40nmである。カーボンブラックのpHは2〜10、含水率は0.1〜10質量%、タップ密度は0.1〜1g/mlが好ましい。本発明に用いられるカーボンブラックの具体的な例としてはキャボット社製 BLACKPEARLS 2000,1300,1000,900,800,880,700、VULCAN XC−72、三菱化成工業社製 #3050B,#3150B,#3250B,#3750B,#3950B,#950,#650B,#970B,#850B,MA−600,MA−230,#4000,#4010、コロンビアンカーボン社製 CONDUCTEX SC、RAVEN 8800,8000,7000,5750,5250,3500,2100,2000,1800,1500,1255,1250、アクゾ社製ケッチェンブラックECなどがあげられる。カーボンブラックを分散剤などで表面処理したり、樹脂でグラフト化して使用しても、表面の一部をグラファイト化したものを使用してもかまわない。また、カーボンブラックを塗料に添加する前にあらかじめ結合剤で分散してもかまわない。これらのカーボンブラックは上記無機質粉末に対して50質量%を越えない範囲、非磁性層総質量の40質量%を越えない範囲で使用できる。これらのカーボンブラックは単独、または組合せで使用することができる。本発明で使用できるカーボンブラックは例えば「カーボンブラック便覧」(カーボンブラック協会編)を参考にすることができる。
【0036】また下層には有機質粉末を目的に応じて、添加することもできる。例えば、アクリルスチレン系樹脂粉末、ベンゾグアナミン樹脂粉末、メラミン系樹脂粉末、フタロシアニン系顔料が挙げられるが、ポリオレフィン系樹脂粉末、ポリエステル系樹脂粉末、ポリアミド系樹脂粉末、ポリイミド系樹脂粉末、ポリフッ化エチレン樹脂も使用することができる。その製法は特開昭62−18564号、特開昭60−255827号に記されているようなものが使用できる。
【0037】〔結合剤〕磁性層および下層に用いられる結合剤の種類、量に関しては従来の公知技術が適用できる。結合剤としては、従来公知の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、反応型樹脂やこれらの混合物が使用される。熱可塑性樹脂としては、ガラス転移温度が、通常−100〜150℃、数平均分子量が通常、1,000〜200,000、好ましくは10,000〜100,000、重合度が、通常約50〜1000程度のものである。
【0038】このような例としては、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアルコール、マレイン酸、アクリル酸、アクリル酸エステル、塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリル酸、メタクリル酸エステル、スチレン、ブタジエン、エチレン、ビニルブチラール、ビニルアセタール、ビニルエーテルなどの単量体から導かれる構成単位を含む重合体または共重合体、ポリウレタン樹脂、各種ゴム系樹脂がある。また、熱硬化性樹脂または反応型樹脂として、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタン硬化型樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、アクリル系反応樹脂、ホルムアルデヒド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ−ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂とイソシアネートプレポリマ−の混合物、ポリエステルポリオールとポリイソシアネートの混合物、ポリウレタンとポリイソシアネートの混合物などがあげられる。これらの樹脂については朝倉書店発行の「プラスチックハンドブック」に詳細に記載されている。また、公知の電子線硬化型樹脂を各層に使用することも可能である。これらの例とその製造方法については特開昭62−256219号に詳細に記載されている。以上の樹脂は単独または組合せて使用できるが、好ましいものとして塩化ビニル樹脂、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、塩化ビニル酢酸ビニル無水マレイン酸共重合体、から選ばれる少なくとも1種とポリウレタン樹脂の組合せ、またはこれらにポリイソシアネートを組み合わせたものがあげられる。
【0039】ポリウレタン樹脂の構造は、ポリエステルポリウレタン、ポリエーテルポリウレタン、ポリエーテルポリエステルポリウレタン、ポリカーボネートポリウレタン、ポリエステルポリカーボネートポリウレタン、ポリカプロラクトンポリウレタンなど公知のものが使用できる。ここに示したすべての結合剤について、より優れた分散性と耐久性を得るためには必要に応じ、−COOM,−SO3M、−OSO3M、−P=O(OM)2 、−O−P=O(OM)2 、(以上につきMは水素原子、またはアルカリ金属塩基)、−OH、−NR2 、−N+3 (Rは炭化水素基)、エポキシ基、−SH、−CNなどから選ばれる少なくともひとつ以上の極性基を共重合または付加反応で導入したものを用いることが好ましい。このような極性基の量は、10-1〜10-8モル/gであり、好ましくは10-2〜10-6モル/gである。
【0040】結合剤の具体的な例としては、ユニオンカ−バイト社製VAGH、VYHH、VMCH、VAGF、VAGD,VROH,VYES,VYNC,VMCC,XYHL,XYSG,PKHH,PKHJ,PKHC,PKFE,日信化学工業社製、MPR−TA、MPR−TA5,MPR−TAL,MPR−TSN,MPR−TMF,MPR−TS、MPR−TM、MPR−TAO、電気化学社製1000W、DX80,DX81,DX82,DX83、100FD、日本ゼオン社製MR−104、MR−105、MR110、MR100、MR555、400X−110A、日本ポリウレタン社製ニッポランN2301、N2302、N2304、大日本インキ社製パンデックスT−5105、T−R3080、T−5201、バ−ノックD−400、D−210−80、クリスボン6109,7209,東洋紡社製バイロンUR8200,UR8300、UR−8700、RV530,RV280、大日精化社製、ダイフェラミン4020,5020,5100,5300,9020,9022、7020,三菱化成社製、MX5004,三洋化成社製サンプレンSP−150、旭化成社製サランF310,F210などが挙げられる。
【0041】下層、磁性層に用いられる結合剤は、下層にあっては非磁性粉末、磁性層にあっては強磁性金属粉末に対し、各々通常、5〜50質量%の範囲、好ましくは10〜30質量%の範囲で用いられる。塩化ビニル系樹脂を用いる場合は5〜30質量%、ポリウレタン樹脂を用いる場合は2〜20質量%、ポリイソシアネートは2〜20質量%の範囲でこれらを組み合わせて用いることが好ましいが、例えば、微量の脱塩素によりヘッド腐食が起こる場合は、ポリウレタンのみまたはポリウレタンとイソシアネートのみを使用することも可能である。ポリウレタンを用いる場合はガラス転移温度が−50〜150℃、更には0〜100℃、破断伸びが100〜2000%、破断応力は0.05〜10Kg/mm2(0.49〜98MPa)、降伏点は0.05〜10Kg/mm2(0.49〜98MPa)が好ましい。
【0042】磁気ディスクは基本的に下層および磁性層からなるが、下層および/または磁性層を複層化してもよい。従って、結合剤量、結合剤中に占める塩化ビニル系樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイソシアネート、あるいはそれ以外の樹脂の量、磁性層を形成する各樹脂の分子量、極性基量、あるいは先に述べた樹脂の物理特性などを必要に応じ各層とで変えることはもちろん可能であり、むしろ各層で最適化すべきであり、多層構成に関する公知技術を適用できる。例えば、各層で結合剤量を変更する場合、磁性層表面の擦傷を減らすためには磁性層の結合剤量を増量すること、ヘッドに対するヘッドタッチを良好にするためには、下層の結合剤量を多くして柔軟性を持たせることなどが挙げられるが、適用に際しては、本発明の効果が発揮される範囲で最適化されることが好ましいことは言を待たない。
【0043】ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ナフチレン−1,5−ジイソシアネート、o−トルイジンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、トリフェニルメタントリイソシアネートなどのイソシアネート類、また、これらのイソシアネート類とポリアルコールとの生成物、また、イソシアネート類の縮合によって生成したポリイソシアネートなどを使用することができる。これらのイソシアネート類の市販されている商品名としては、日本ポリウレタン社製、コロネートL、コロネートHL,コロネート2030、コロネート2031、ミリオネートMR,ミリオネートMTL、武田薬品社製、タケネートD−102、タケネートD−110N、タケネートD−200、タケネートD−202、住友バイエル社製、デスモジュールL,デスモジュールIL、デスモジュールN、デスモジュールHLなどがありこれらを単独または硬化反応性の差を利用して二つもしくはそれ以上の組合せで各層とも用いることができる。
【0044】〔添加剤〕磁気ディスクの磁性層と下層に使用される添加剤としては、潤滑効果、帯電防止効果、分散効果、可塑効果などをもつものが使用される。添加剤としては、二硫化モリブデン、二硫化タングステングラファイト、窒化ホウ素、フッ化黒鉛、シリコーンオイル、極性基をもつシリコーン、脂肪酸変性シリコーン、フッ素含有シリコーン、フッ素含有アルコール、フッ素含有エステル、ポリオレフィン、ポリグリコール、アルキル燐酸エステルおよびそのアルカリ金属塩、アルキル硫酸エステルおよびそのアルカリ金属塩、ポリフェニルエーテル、フェニルホスホン酸、αナフチル燐酸、フェニル燐酸、ジフェニル燐酸、p−エチルベンゼンホスホン酸、フェニルホスフィン酸、アミノキノン類、各種シランカップリング剤、チタンカップリング剤、フッ素含有アルキル硫酸エステルおよびそのアルカリ金属塩、炭素数10〜24の一塩基性脂肪酸(不飽和結合を含んでも、また分岐していてもかまわない)、および、これらの金属塩(Li、Na、K、Cuなど)または、炭素数12〜22の一価、二価、三価、四価、五価、六価アルコール(不飽和結合を含んでも、また分岐していてもかまわない)、炭素数12〜22のアルコキシアルコール(不飽和結合を含んでも、また分岐していてもかまわない)、炭素数10〜24の一塩基性脂肪酸(不飽和結合を含んでも、また分岐していてもかまわない)と炭素数2〜12の一価、二価、三価、四価、五価、六価アルコールのいずれか一つ(不飽和結合を含んでも、また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または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、炭素数8〜22の脂肪酸アミド、炭素数8〜22の脂肪族アミンなどが挙げられる。
【0045】これらの具体例として下記のものが挙げられる。脂肪酸では、カプリン酸、カプリル酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸、オレイン酸、エライジン酸、リノール酸、リノレン酸、イソステアリン酸など。エステル類では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−エチルヘキシルステアレート、2−オクチルドデシルパルミテート、2−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、ドデシルステアレート、トリデシルステアレート、エルカ酸オレイル、ネオペンチルグリコールジデカノエート、エチレングリコールジオレイルなど。アルコール類ではオレイルアルコール、ステアリルアルコール、ラウリルアルコールなど。
【0046】アルキレンオキサイド系、グリセリン系、グリシドール系、アルキルフェノールエチレンオキサイド付加体などのノニオン界面活性剤、環状アミン、エステルアミド、第四級アンモニウム塩類、ヒダントイン誘導体、複素環類、ホスホニウムまたはスルホニウム類などのカチオン系界面活性剤、カルボン酸、スルフォン酸、燐酸、硫酸エステル基、燐酸エステル基などの酸性基を含むアニオン界面活性剤、アミノ酸類、アミノスルホン酸類、アミノアルコールの硫酸または燐酸エステル類、アルキルベダイン型などの両性界面活性剤なども使用できる。これらの界面活性剤については、「界面活性剤便覧」(産業図書株式会社発行)に詳細に記載されている。これらの潤滑剤、帯電防止剤などは必ずしも100%純粋ではなく、主成分以外に異性体、未反応物、副反応物、分解物、酸化物などの不純分が含まれてもかまわない。これらの不純分は30質量%以下が好ましく、さらに好ましくは10質量%以下である。
【0047】これらの潤滑剤、界面活性剤は個々に異なる物理的作用を有するものであり、その種類、量、および相乗的効果を生み出す潤滑剤の併用比率は目的に応じ最適に定められるべきものである。下層、磁性層で融点の異なる脂肪酸を用い表面への滲み出しを制御する、沸点、融点や極性の異なるエステル類を用い表面への滲み出しを制御する、界面活性剤量を調節することで塗布の安定性を向上させる、潤滑剤の添加量を下層で多くして潤滑効果を向上させるなど考えられ、無論ここに示した例のみに限られるものではない。一般には潤滑剤の総量として磁性層の強磁性金属粉末または下層の非磁性粉末に対し、0.1質量%〜50質量%、好ましくは2質量%〜25質量%の範囲で選択される。
【0048】また添加剤のすべてまたはその一部は、磁性および非磁性塗料製造のどの工程で添加してもかまわない。例えば、混練工程前に磁性体と混合する場合、磁性体と結合剤と有機溶剤による混練工程で添加する場合、分散工程で添加する場合、分散後に添加する場合、塗布直前に添加する場合などがある。また、目的に応じて磁性層を塗布した後、同時または逐次塗布で、添加剤の一部または全部を塗布することにより目的が達成される場合がある。また、目的によってはカレンダー処理(カレンダーロールによる加熱加圧処理)した後、またはスリット終了後、磁性層表面に潤滑剤を塗布することもできる。
【0049】上記で用いられる有機溶剤は公知のものが使用でき、例えば特開平6−68453号公報に記載の溶剤を用いることができる。
【0050】〔層構成〕磁気ディスクの層構成をより詳しく説明する。磁気ディスクの支持体の厚みは、好ましくは10〜100μm、より好ましくは20〜80μmである。支持体と下層との間に密着性向上のための下塗層を設けてもかまわない。該下塗層の厚みは、好ましくは0.01〜0.5μm、より好ましくは0.02〜0.5μmである。磁気ディスクは、通常支持体両面に下層と磁性層を設けてなる両面磁性層ディスク状媒体であっても、片面のみにそれらを設けたディスク状媒体であってもよい。後者の場合、帯電防止やカール補正などの効果を出すために下層、磁性層側と反対側にバックコ−ト層を設けてもかまわない。この厚みは0.1〜4μm、好ましくは0.3〜2.0μmである。これらの下塗層、バックコ−ト層は公知のものが使用できる。
【0051】磁気ディスクの磁性層の厚みは、好ましくは0.05〜0.5μm、より好ましくは0.07〜0.25μmである。磁性層を異なる磁気特性を有する2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。
【0052】下層の厚みは、通常0.2〜5.0μm、好ましくは0.3〜3.0μm、さらに好ましくは1.0〜2.5μmである。なお、下層は実質的に非磁性であればその効果を発揮するものであり、たとえば不純物としてあるいは意図的に少量の磁性体を含んでも、本発明の効果を示すものであり、本発明と実質的に同一の構成と見なすことができることは既に述べた。
【0053】(支持体)磁気ディスクに用いられる支持体は、非磁性であることが好ましい。支持体としては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、などのポリエステル類、ポリオレフィン類、セルロ−ストリアセテート、ポリカーボネート、ポリアミド(脂肪族ポリアミドやアラミドなどの芳香族ポリアミドを含む)、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリスルフォン、ポリベンゾオキサゾールなどの公知のフィルムが使用できる。ポリエチレンナフタレート、ポリアミドなどの高強度支持体を用いることが好ましい。また必要に応じ、磁性面とベ−ス面の表面粗さを変えるため特開平3−224127号公報に示されるような積層タイプの支持体を用いることもできる。これらの支持体にはあらかじめコロナ放電処理、プラズマ処理、易接着処理、熱処理、除塵処理などをおこなってもよい。また本発明の支持体としてアルミまたはガラス基板を適用することも可能である。
【0054】磁気ディスクには、支持体としてWYKO社製の表面粗さ計TOPO−3DのMIRAU法で測定した中心面平均表面粗さ(Ra)が8.0nm以下、好ましくは4.0nm以下、さらに好ましくは2.0nm以下のものを使用することが好ましい。支持体は単に中心面平均表面粗さが小さいだけではなく、0.5μm以上の粗大突起がないことが好ましい。また表面の粗さ形状は必要に応じて支持体に添加されるフィラ−の大きさと量により自由にコントロールされるものである。これらのフィラ−としては一例としてはCa,Si、Tiなどの酸化物や炭酸塩の他、アクリル系などの有機微粉末があげられる。支持体の最大高さSRmaxは1μm以下、十点平均粗さSRzは0.5μm以下、中心面山高さはSRpは0.5μm以下、中心面谷深さSRvは0.5μm以下、中心面面積率SSr は10%以上、90%以下、平均波長Sλaは5μm以上、300μm以下が好ましい。所望の電磁変換特性と耐久性を得るため、これら支持体の表面突起分布をフィラーにより任意にコントロールできるものであり、0.01μmから1μmの大きさのもの各々を0.1mm2あたり0〜2000個の範囲でコントロールすることができる。
【0055】支持体のF−5値は、好ましくは5〜50Kg/mm2(49〜490MPa)であり、また支持体の100℃30分での熱収縮率は好ましくは3%以下、さらに好ましくは1.5%以下、80℃30分での熱収縮率は好ましくは1%以下、さらに好ましくは0.5%以下である。破断強度は5〜100Kg/mm2(49〜980MPa)、弾性率は100〜2000Kg/mm2(980〜19600MPa)、が好ましい。温度膨張係数は10-4〜10-8/℃であり、好ましくは10-5〜10-6/℃である。湿度膨張係数は10-4/RH%以下であり、好ましくは10-5/RH%以下である。これらの熱特性、寸法特性、機械強度特性は支持体の面内各方向に対し10%以内の差でほぼで等しいことが好ましい。
【0056】〔磁気ディスクの製法〕磁気ディスクの磁性塗料または下層塗料を製造する工程は、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からなる。個々の工程はそれぞれ2段階以上にわかれていてもかまわない。磁気ディスクの製造に使用する強磁性金属粉末、非磁性粉末、結合剤、カーボンブラック、研磨剤、帯電防止剤、潤滑剤、溶剤などすべての原料はどの工程の最初または途中で添加してもかまわない。また、個々の原料を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、ポリウレタンを混練工程、分散工程、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。また、従来の公知の製造技術を一部の工程とし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、エクストルーダなど強い混練力をもつものを使用することが好ましい。ニーダを用いる場合は磁性粉末または非磁性粉末と結合剤のすべてまたはその一部(ただし全結合剤の30質量%以上が好ましい)および磁性粉末100質量部に対し15〜500質量部の範囲で混練処理される。これらの混練処理の詳細については特開平1−106338号、特開平1−79274号に記載されている。また、磁性層塗料および下層塗料を分散させるにはガラスビーズを用ることができるが、高比重の分散メディアであるジルコニアビーズ、チタニアビーズ、スチールビーズが好適である。これら分散メディアの粒径と充填率は最適化して用いられる。分散機は公知のものを使用することができる。
【0057】本発明で重層構成の磁気ディスクを塗布する場合、以下のような方式を用いることが好ましい。第一に、磁性塗料の塗布で一般的に用いられるグラビア塗布、ロール塗布、ブレード塗布、エクストルージョン塗布装置などにより、まず下層を塗布し、下層がウェット状態のうちに特公平1−46186号や特開昭60−238179号、特開平2−265672号に開示されている支持体加圧型エクストルージョン塗布装置により上層を塗布する方法である。第二に、特開昭63−88080号、特開平2−17971号、特開平2−265672号に開示されているような塗布液通液スリットを二つ内蔵する一つの塗布ヘッドにより上下層をほぼ同時に塗布する方法である。第三に、特開平2−174965号に開示されているバックアップロール付きエクストルージョン塗布装置により上下層をほぼ同時に塗布する方法である。なお、磁性粒子の凝集による磁気ディスクの電磁変換特性などの低下を防止するため、特開昭62−95174号や特開平1−236968号に開示されているような方法により塗布ヘッド内部の塗布液にせん断を付与することが望ましい。さらに、塗布液の粘度については、特開平3−8471号に開示されている数値範囲を満足することが好ましい。磁気ディスクの層構成を実現するには下層を塗布し乾燥させたのち、その上に磁性層を設ける逐次重層塗布を用いてもむろんかまわず、本発明の効果が失われるものではない。ただし、塗布欠陥を少なくし、ドロップアウトなどの品質を向上させるためには、前述の同時重層塗布を用いることが好ましい。
【0058】磁気ディスクは、配向装置を用いず無配向でも十分に等方的な配向性が得られることもあるが、コバルト磁石を斜めに交互に配置すること、ソレノイドで交流磁場を印加するなど公知のランダム配向装置を用いることが好ましい。等方的な配向とは、一般的には面内2次元ランダムが好ましいが、垂直成分をもたせて3次元ランダムとすることもできる。また、スピンコートを用い円周配向してもよい。
【0059】上記塗布工程において、乾燥風の温度、風量、塗布速度を制御することで塗膜の乾燥位置を制御できる様にすることが好ましく、塗布速度は20〜1000m/分、乾燥風の温度は60℃以上が好ましい、また配向工程に入る前に適度の予備乾燥を行なうこともできる。
【0060】カレンダ処理ロールとしてエポキシ、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミドなどの耐熱性のあるプラスチックロールまたは金属ロールで処理するが、特に両面磁性層とする場合は金属ロール同志で処理することが好ましい。処理温度は、好ましくは50℃以上、さらに好ましくは100℃以上である。線圧力は好ましくは1960N/cm(200kg/cm)以上、さらに好ましくは2940N/cm(300kg/cm)以上である。カレンダ処理後、デイスク形状に打ち抜き、本発明の処理を行った後、ライナが内側に設置済みのカートリッジに入れ、所定の機構部品を付加し、磁気ディスクが製造されるが、必要に応じ、デイスク形状に打ち抜いた後、高温でのサーモ処理(通常、50〜90℃)を行い、塗布層の硬化処理を促進させてもよい。
【0061】〔物理特性〕磁気ディスクの磁性層の飽和磁束密度は、通常0.2〜0.6テスラ(2000〜6000ガウス)である。抗磁力の分布は狭い方が好ましく、SFDおよびSFDrは0.6以下が好ましい。角形比は、通常、ランダム配向で0.45〜0.55、2次元ランダムの場合は、0.6〜0.67以下である。垂直配向した場合は、通常0.5以上である。
【0062】磁気ディスクのヘッドに対する摩擦係数は、温度−10℃〜40℃、湿度0%〜95%の範囲において、好ましくは0.5以下、より好ましくは0.3以下であり、表面固有抵抗は好ましくは磁性面104〜1012オ−ム/sqであり、帯電位は−500Vから+500V以内が好ましい。磁性層の0.5%伸びでの弾性率は面内各方向で好ましくは100〜2000Kg/mm2(980〜19600MPa)、破断強度は好ましくは10〜70Kg/mm2(98〜686MPa)、磁気ディスクの弾性率は面内各方向で好ましくは100〜1500Kg/mm2(980〜14700MPa)、残留のびは好ましくは0.5%以下、100℃以下のあらゆる温度での熱収縮率は好ましくは1%以下、さらに好ましくは0.5%以下、もっとも好ましくは0.1%以下である。磁性層のガラス転移温度(110Hzで測定した動的粘弾性測定の損失弾性率の極大点)は50℃以上120℃以下が好ましく、下層のそれは0℃〜100℃が好ましい。損失弾性率は1×107〜8×108N/m2の範囲にあることが好ましく、損失正接は0.2以下であることが好ましい。損失正接が大きすぎると粘着故障が発生しやすい。これらの熱特性や機械特性は媒体の面内各方向で10%以内でほぼ等しいことが好ましい。磁性層中に含まれる残留溶媒は好ましくは100mg/m2以下、さらに好ましくは10mg/m2以下である。塗布層が有する空隙率は下層、磁性層とも好ましくは30容量%以下、さらに好ましくは20容量%以下である。空隙率は高出力を果たすためには小さい方が好ましいが、目的によってはある値を確保した方が良い場合がある。
【0063】磁性層のRaは前記した通りであり、磁性層の最大高さSRmaxは0.5μm以下、十点平均粗さSRzは0.3μm以下、中心面山高さSRpは0.3μm以下、中心面谷深さSRvは0.3μm以下、中心面面積率SSrは20%以上、80%以下、平均波長Sλaは5μm以上、300μm以下が好ましい。磁性層の表面突起は0.01μmから1μmの大きさのものを0個から2000個の範囲で任意に設定することが可能であり、これにより電磁変換特性、摩擦係数を最適化することが好ましい。これらは支持体のフィラ−による表面性のコントロールや磁性層に添加する粉体の粒径と量、カレンダ処理のロール表面形状などで容易にコントロールすることができる。カールは±3mm以内とすることが好ましい。
【0064】磁気ディスクにおいて、目的に応じ下層と磁性層でこれらの物理特性を変えることができる。例えば、磁性層の弾性率を高くし走行耐久性を向上させると同時に下層の弾性率を磁性層より低くして磁気ディスクのヘッドへの当りを良くするなどである。
【0065】
【実施例】以下、本発明を具体的に実施例に基づきを説明するが、本発明はこれに限定されて解釈されるべきものではない。なお、以下の「部」とは「質量部」のことである。
【0066】
<塗料の作成>磁性塗料 強磁性金属粉末 100部 組成:Fe70原子%、Co30原子% Hc:2300Oe(183kA/m)
平均長軸長:0.l0μm 結晶子サイズ:145Å σs:150emu/g(A・m2/kg)
焼結防止剤 A1化合物(A1/Fe 原子比8%)
Y化合物(Y/Fe 原子比6%)
塩化ビニル共重合体 MR110(日本ゼオン社製) 10部 ポリウレタン樹脂 UR8200(東洋紡(株)製) 4部 α−アルミナ(平均粒子径:0.3μm) 5部 ダイヤモンド(平均粒子径:0.1μm) 5部 カーボンブラック(平均粒子径:40nm) 10部 フェニルホスホン酸 3部 ブチルステアレート 2部 ブトキシエチルステアレート 2部 イソヘキサデシルステアレート 2部 ステアリン酸 1部 オレイン酸 1部 メチルエチルケトン 180部 シクロヘキサノン 110部【0067】
非磁性塗料 非磁性粉体 α一Fe23 ヘマタイト 100部 平均長軸長:0.15μm、BET法による比表面積:50m2/g pH:9 表面処理層:Al23として粒子全体に対して8質量%存在 カーボンブラック コンダクテックスSC−U(コロンビアンカーボン社製) 25部 塩化ビニル共重合体 MR110(日本ゼオン(株)製) 16部 ポリウレタン樹脂 UR8200(東洋紡(株)製) 7部 フェニルホスホン酸 4部 ブチルステアレート 2部 ブトキシエチルステアレート 2部 イソヘキサデシルステアレート 2部 ステアリン酸 1部 オレイン酸 1部 メチルエチルケトン 110部 シクロヘキサノン 190部【0068】上記塗料のそれぞれについて、各成分をニーダで混棟したのち、サンドミルを用いて分散させて得られた分散液にポリイソシアネートを非磁性層の塗布液には6部、磁性層の塗布液には5部を加え、さらにそれぞれにシクロヘキサノン40部を加え、1μmの平均孔径を有するフィルターを用い濾過し、非磁性層形成用および磁性層形成用の塗布液をそれぞれ調製した。
【0069】得られた非磁性層塗布液を、乾燥後の厚み1.5μmになるようにさらにその直後にその上に磁性層の厚み0.15μmになるように、厚み62μmで中心面平均表面粗さが3nmのポリエチレンテレフタレート支持体上に同時重層塗布を行い、両層がまだ湿潤状態にあるうちに周波数50Hz、磁場強度0.025テスラ(250ガウス)の磁場強度で交流磁場発生装置の中を通過させランダム配向処理を行い、乾燥後、7段のカレンダで温度90℃、線圧2940N/cm(300kg/cm)にて処理を行い、3.7吋に打ち抜き表面研磨処理を施した後、ライナーが内側に設置済みの3.7吋のカートリッジ(米国、Iomega社製zip−diskカートリッジ)に入れ、所定の機構部品を付加し、3.7吋フロッピーディスクaを得た。
フロッピーディスクb〜eの製造フロッピーディスクb及びcについては、磁性塗料の各種粉体の粒径と量、カレンダー処理条件をコントロールして製造した。フロッピーディスクd及びeについては、フロッピーディスクaに準じて磁性層の厚みを変更して製造した。
【0070】上記で作成した磁気ディスクの表面粗さRzは、次の条件で測定した。

(研磨テープの製造)30μmのポリエステルベース支持体に下記組成で調製した研磨テープの研磨層塗布液をサンドミルを用いて分散し、乾燥後5μm厚となるようにバーコート塗布を行い研磨テープaを得た。
【0071】
研磨層塗布液組成 砥粒:酸化クロム(平均粒子径0.1μm) 100部 結合剤 塩化ビニル共重合体 MR110(日本ゼオン(株)製) 30部 ポリウレタン樹脂 UR8300(東洋紡(株)製) 14部 ポリイソシアネート樹脂 コロネートL(日本ポリウレタン(株)製) 16部 溶剤 シクロヘキサノン 120部 MEK 80部研磨テープb〜fの製造研磨テープb、c及びdについては、研磨層塗料の砥粒の粒径と塗布液の分散方法をコントロールして製造した。研磨テープe及びfについては、研磨テープaに準じて支持体及び研磨層厚みをコントロールして製造した。製造した研磨テープの表面粗さRzは、磁気ディスクと同様に測定した。
【0072】上記磁気ディスクを上記研磨テープにより下記条件でバーニッシュ処理した。
バーニッシュ装置:HITECH社製FB35磁気ディスク回転数:2000rpmバーニッシュ時間:0.8秒エアー圧:0.5Kg/cm2(49kPa)
研磨テープスピード:3mm/Pバーニッシュ処理された磁気ディスクの性能を以下により評価した。
(1)再生出力・S/Nの測定出力・S/Nの測定は、米国、GUZIK社製のRWA1001型ディスク評価装置および協同電子システム(株)製スピンスタンドLS−90にて、ギャップ長0.3μmのメタルインギャップヘッドを用い、半径24.6mmの位置において線記録密度90KFCI時での再生出力(TAC)とDCイレーズレベルを測定し、S/N比を求めた。
【0073】(2)走行耐久性の評価フロッピーデイスクドライブ(米国、Iomega社製ZIP100、2968rpm)を用い半径38mm位置にヘッドを固定し記録密度34KFCIで記録を行った後その信号を再生し100%とした。その後、下記に示されるフローを1サイクルとするサーモサイクル環境で1500時間走行させた。走行24時間おきに出力をモニターしその出力が初期の値の70%以下となった時点をNGとした。
(サーモサイクルフロー)
25℃、50%RH 1時間→(昇温 2時間)→60℃、20%RH 7時間→(降温 2時間)→25℃、50%RH 1時間→(降温 2時間)→5℃、10%RH 7時間→(昇温 2時間)→<これを繰り返す>(3)メディアキズ評価バーニッシュ処理を行った磁気ディスクの磁性層表面を顕微鏡観察(×50倍の倍率)にて全面観察して評価した。
O:磁性層表面にキズが2本以下△:磁性層表面にキズが3本以上10本以下×:磁性層表面にキズが11本以上【0074】
【表1】

【0075】表1に示される結果から、実施例の試料は、メディアキズが少なくS/N比及び耐久性に良好な結果を与えるが、比較例の試料は、実施例のそれに比べて、これら評価の少なくとも1つに劣ることが分かる。
【0076】
【発明の効果】本発明は、支持体上に実質的に非磁性である下地層とその上に強磁性金属粉末を結合剤中に分散してなる厚み0.05〜0.5μmでかつ表面粗さRzが5〜30nmの磁性層を設けてなる磁気ディスクの表面を総厚み10〜40μmで表面粗さRzが0.1〜0.8μmの研磨テープでバーニッシュ処理することにより、磁性層表面のキズが低減され、耐久性及び電磁変換特性が優れた高密度記録用磁気ディスクを提供することができる。
【出願人】 【識別番号】000005201
【氏名又は名称】富士写真フイルム株式会社
【出願日】 平成12年8月14日(2000.8.14)
【代理人】 【識別番号】100105647
【弁理士】
【氏名又は名称】小栗 昌平 (外4名)
【公開番号】 特開2002−56525(P2002−56525A)
【公開日】 平成14年2月22日(2002.2.22)
【出願番号】 特願2000−245852(P2000−245852)