磁気テープ技術の系統化調査
Systemized Survey on Magnetic Tape Technologies

斉藤 真二 Shinji Saito■ 要旨
本調査報告は磁気テープの数十年の歴史を製品と技術の二つの側面から系統的にまとめたものである。
19 世紀最後の年である 1900 年、鋼線に音声信号を記録する最初の磁気記録のデモンストレーションが行われた。磁気テープへの最初の記録は 1928 年であった。第二次世界大戦後に磁気テープは米国で急速に技術開発が進み、1950 年代に入ると音声記録だけでなく映像記録、黎明期のコンピュータのデータ記録用として実用化されるようになった。その後、現在に至る 60 年以上にわたり磁気テープは進化し続け、産業社会の発展に貢献し個人の生活を豊かなものにしてきた。光ディスクやフラッシュメモリの出現やハードディスクの進化は
20 世紀末であり、磁気テープはそれまでの約半世紀にわたり一般に広く普及した唯一の記録メディアと言っても過言ではない。
磁気テープと言えば、多くの人は VHS テープやコンパクトカセットテープを思い浮かべるであろう。これら
は 21 世紀になると一般家庭からは徐々に姿を消したが、放送用やコンピュータ用で今も活躍している。半世紀
以上の歴史の中で様々な磁気テープが生まれその種類は数十にも及ぶ。この間に磁気テープの面記録密度は 10
年で 10 倍のペースで向上し音声、映像記録システムの高品位化や小型化を実現し、IT 時代の今日においても大容量データの保存を可能にし社会に貢献している。
本調査報告は主に磁気テープのメディア技術に主眼を置いたものだが、最初に比較的社会に馴染みのあるシス
テム製品の変遷を、次にそれを実現したメディア技術の進歩とハード技術との融合の経緯をまとめた。システムの歴史の重要な節目は、音声／映像用の分野では 1970 年代の民生用への展開と 1990 年代のアナログ記録
からデジタル記録への転換であり、コンピュータ用の分野では 1980 年代のハードディスクとの競合の始まりと 2000 年代のビッグデータ時代への対応である。メディアの歴史の重要な節目は磁性体の進化と磁性層の薄層化である。
磁気テープシステムの製品と技術の多くは欧米発祥であるが、磁気テープの全盛期である 1980 年代、1990 年代の民生用、放送用システムの発展には日本企業が大きく貢献した。一方でコンピュータ用システム
は今日に至るまで一貫して米国企業が主導している。これに対し、メディアは黎明期を除き用途を問わず日本企業の独壇場であった。磁気テープの実用化には微細な領域での高度な摺り合わせ技術が必要であり、それが日本企業のもつ開発力の強みと合致していたことがその理由と考える。
21 世紀になり競合メディアの台頭により、磁気テープシステムはデータのバックアップとアーカイブの用途に限定されるようになった。一方で、記録が必要な情報量は膨張し続けている。情報化社会における磁気テープの今後の役割についても考察した。

2

■ Abstract
This research report systematically summarizes the several decades of history of magnetic tape from two
aspects: product and technology.
In 1900, the last year of the 19th century, the first magnetic recording demonstration of audio signals on
steel wires was performed. The first recording on magnetic tape was in 1928. After World War II, further,
rapid development of magnetic tape took place in the United States, and in the 1950s, magnetic tape wasput to practical use not only for audio recording but also for video recording, and data recording at what wasthen the dawn of the computer age. Since then, magnetic tape has continued to evolve over the past 60
years, contributing to the development of industry and enhancing the quality of people’s lives. With opticaldisks and flash memory having emerged only at the end of the 20th century, along with the evolution of
hard disks, it can safely be said that magnetic tape was the only recording medium generally used in thepreceding half century or so.
Mention magnetic tape, and most people will think of VHS tapes and compact cassette tapes. These
gradually disappeared from ordinary households in the 21st century, but are still actively used in broadcasting
and computer applications. In the more than half-century-long history of magnetic tape, dozens of types of
it were created. During this time, the areal recording density of magnetic tape increased ten-fold every ten
years, allowing the achievement of high audio video recording quality and the miniaturization of recording
systems. And it still makes a contribution in today’s IT era by enabling the storage of large volumes of data.
This research report mainly focuses on the media technology of magnetic tape, but firstly summarizes thechanges that have happened in relatively familiar system products, the progress of media technology thatfacilitated these changes, and how this media technology has merged with hardware technology. Importantmilestones in audio-video recording systems are their opening up for consumer use in the 1970s and thetransition from analog recording to digital recording in the 1990s, and, in computers, the start of competition
with tape from hard disks in the 1980s, and, as a result, the development of kinds of tape suitable for the big
data era of the 2000s. Important milestones in media history are the evolution of magnetic materials and thethinning of magnetic layers.
Most magnetic tape and media technology originated in Europe and the United States, but Japanesecompanies contributed greatly to its development for consumer use and broadcast systems in the 1980s and1990s, the heyday of magnetic tape. Meanwhile, computer system development has been consistently led
by US companies to date. On the other hand, regardless of their use, Japanese companies have been at theforefront of media development except in the early days. This is thought to be because Japanese companies'
development capabilities are fitted to the high level of skill needed to enable the fine integration of interfaces
necessary for the practical application of magnetic tape.
In the 21st century, with the rise of competing media, magnetic tape systems have been limited to data
backup and archive storage, but the amount of information that needs to be recorded continues to expand.
The future role of magnetic tape in the information age was also discussed.

■ Profile

斉藤 真二

Shinji Saito

国立科学博物館産業技術史資料情報センター主任調査員
1981 年 東京大学工学系大学院修了
富士写真フイルム入社 磁気記録研究所に配属
磁気テープを中心とした記録メディア開発に従事
1993 年 磁気材料研究開発センター 主任研究員
2004 年 記録メディア研究所 部長
2008 年 記録メディア研究所 所長
2012 年 知的財産本部 部長
全社事業の知財戦略立案に従事
2013 年 市村産業賞 本賞受賞
2017 年 富士フイルム退職■ Contents
1. はじめに… …………………………………………… 110
2. システム製品からみた磁気テープの変遷… ……… 112
3. メディア技術からみた磁気テープの進歩… ……… 137
4. 磁気テープ技術における変革点… ………………… 171
5. 磁気テープ産業の特徴と日本企業の貢献… ……… 179
6. 磁気テープの社会貢献

過去と将来… …………… 183

7. おわりに… …………………………………………… 186
8. 謝辞… ………………………………………………… 188

1｜はじめに本調査報告は数十年にわたる磁気テープ技術の進歩

ズそのものであるという単純な関係があったためでの歴史を系統的にまとめたものである。磁気テープ

あ る。 図 1.1 は 2005 年 か ら 2014 年 の 日 本 国 内 に おは 1950 年代に本格的な実用化が始まり、音声、映像、けるデータ流通量の推移を示したものであり、9 年

データの記録を可能にし広く普及した最初の媒体（メ間で 9.3 倍に増加している。一方、図 1.2 は代表的なディア）である。磁気テープを用いた各種の記録再生

コンピュータ用のデータテープである LTO（Linear

システムの出現により、20 世紀後半に業務用、放送

Tape-Open）の同時期の製品の記録容量の推移であ用、家庭用のあらゆる分野において普及していった。

り、10 年間で 15 倍とデータ流通量と同等以上の速度

磁気テープが長年にわたり記録メディアとして存続で増加している。むろん流通するデータがすべて記録

しえたのは、磁気記録がもっとも重要な性能である高されるわけではないが、データの一定の割合は記録し密度化、大容量化のポテンシャルを原理的にもってい保存されると考えると磁気テープは市場ニーズに対応たためである。また記録再生を高速で行えるだけでなしてきたと言ってよい。

く保存、消去、書換えの適性も併せもっていたためである。このような汎用性、応用性のあるメディアは、
光ディスク、フラッシュメモリの登場を待つまで存在しなかった。磁気テープは 20 世紀における情報記録の主役として産業の発展、個人の生活向上に貢献してきたと言っても過言ではない。
競合メディアの台頭により 21 世紀になり磁気テー
プの市場は縮小、限定されるもバイト単価（１バイトのデータを記録するのに必要な記録コスト）の面で優位にあり、情報量が膨張し続ける現在においてコン
ピュータのデータバックアップや放送局の映像アーカ
イブなどに広く使用されている。
この数十年間で磁気テープを用いた様々なシステム

図 1.1

が開発、製品化された。システムにおいてテープは一7つの部品（パーツ）とみなす考え方もある。実際に

6

ハードとシステム全体の開発を主導する機器メーカが要求する仕様をテープが実現してきた歴史がある。そ側面もある。
これらハード技術とテープ技術の融合により、磁気テープシステムの面記録密度は 1950 年代の 1 kbpsi

2005→2015のの10年
年間
で容量15倍倍））トの考案が可能になりシステム全体が進歩したという

5
容 4
量
3
T
B 2
（（

の一方で、テープの技術革新により新たなフォーマッ

1
0

2000

2002

（1 平方インチに 1 k ビットのデータが記録できる）
に対し、2010 年代には 10 Gbpsi にまで増加、60 年で国内データ流通量 [1]

2005

2007

2010

2012

2015

西暦

図 1. 2

LTO テープ 1 巻の記録容量

1000 万倍、10 年で 10 倍以上の進歩を遂げてきた。同じく記録メディアとして使われる半導体分野における磁気テープは広義にはテープを用いた記録再生シス

有名なムーア法則（集積度が 5 年で 10 倍の進歩）ほ

テム全体を指し、狭義にはテープメディアそのものをどではないが、60 年以上の長期間にわたり記録密度指す。テープメディアは記録システムの重要な技術要という定量的な指標で進歩が継続し、かつそれが常に素であり、独自に技術ロードマップを描き進歩しシス市場価値を持ち続けたことは、ある意味な特殊な産業

テムの発展に貢献してきた。

技術分野と言ってもよいだろう。
これは記録メディアでは記録密度の向上が市場ニー

110

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

昭和生まれの人にとって磁気テープと聞いて思い浮かぶのは、家庭用で 1970 年から 1990 年代にかけて広く普及した録音用のカセットテープ、録画用の VHSて残された多くの先人の業績を参考にさせて頂いた。

ビデオテープ、8 mm ビデオテープであろう。これら

上述の VTR 技術の系統化調査でも、一部ではあるがは 2000 年以降、徐々に一般市場から姿を消したが、テープ技術に関するテープメーカ各社の資料が掲載さ業務用と言われる放送用、コンピュータ用では 1950れている。これらも参考にしつつ、60 余年にわたる

年代から現在に至るまで多種多様な磁気テープシステ

磁気テープ技術進歩の全体像をまとめることを目的とムが実用化され、その数は数十種類にのぼる。

した。

本報告では磁気テープのメディアの視点からその技

富士フイルムは 1950 年代に磁気テープ開発に着手

術の進歩をまとめることに主眼を置くが、一方で産業し、民生用、放送用、コンピュータ用のほぼすべてのの発展に寄与し個人の生活を豊かにした磁気テープシ分野で製品を開発し現在に至っており、筆者も多く

ステムの進歩と切り離すことはできない。最初に社会の技術に関わってきた。当時の開発現場の実態やそのとの繋がりを理解しやすいシステム製品の変遷の側面

時々の個人としての思いなど、参考になると思われるから整理を行った（第 2 章）。

点はエピソードの形でいくつか取り挙げた。なお、代次にシステムの進歩を支えた磁気テープのメディア

表的なテープメーカであるソニー、TDK、マクセル技術の側面から系統的調査を行った（第 3 章）
。磁性の技術や製品についても文献や情報をもとに客観的な体を一つ一つに細かく分散しプラスチックのフイルム整理を行ったが、ノウハウや開発の実態などに踏み込

上に薄く塗布し表面を平滑にし所定の幅に裁断しリー

むことには限界があり、不十分な点があるかもしれな

ルに巻き込んで完成する磁気テープは、構造的にも製

いことはご容赦願いたい。

法的にも誕生以来大きな変化はない。この間の飛躍的

一見して連続的な進歩を遂げたように見える磁気な性能向上は、メディアとハードの技術要素の進歩とテープにも、いくつかの革新的な技術の出現がそのそれを的確に融合させる正に摺り合わせ技術によってベースにあった。本調査報告では 4 つの技術を変革技

なされたものである。

術として取り上げた（第 4 章）
。磁気テープシステム

なお、磁気テープシステムのハードの技術開発の詳の技術はその黎明期において欧米が、そしてその発展

細については本報告の対象ではないので各々の専門期において日本の企業が大きな役割を果たした。特にの書籍、文献を参照されたい。国立科学博物館でもメディア技術は日本企業の独壇場であった。技術や産2001 年に NHK、ソニー、松下電器（現パナソニック）

業の特徴からその理由についても考察を試みた（第 5など数社と協働で VTR 技術の系統化調査報告を行っ章）。最後に、磁気テープが社会に果たした過去の貢ている 。

献、現在の役割、将来の展望につき述べた（第 6 章）。

[2]

筆者が富士写真フイルム（現富士フイルム）に入社
し磁気テープの研究開発に従事し始めた 1980 年代初

参考・引用文献

頭は、VHS テープの台頭など磁気テープが隆盛期を[1]

平成 27 年版情報通信白書（総務省）より迎えようとしていた時期であった。その後 2012 年まhttp://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/

で 30 余年にわたり一貫して磁気テープ開発に携わっ

whitepaper/ja/h27/html/na000000.htmlてきたが、磁気テープが実用化されたのは 1950 年代、（閲覧 2019-10-01）

これは筆者が生まれた頃のことでありその当時の開発現場は知る由もない。従って、磁気テープ実用化の[2]

国立科学博物館

技術の系統化調査報告 [VTR 技

術開発資料集 ] ①②③、2001

歴史の前半（1950 年～1980 年）については文献とし

磁気テープ技術の系統化調査報告111

2｜システム製品からみた磁気テープの変遷

映像の世紀｣ によると、現存するもっとも古い映像フ

2.1 情報記録の歴史

イルムは 1895 年にパリの工場の様子を写したものと言われている。写真はハロゲン化銀を感光させること

記録の意味を辞書で調べると次のようなものがある。

で像を形成するが、その名の通り真の姿をそのまま書き写すという点において、紙に描く絵や文字と同じく情報を直接記録する方式と言える。

「記録」の定義・後 々にまで残す必要のある事柄を書きしる
したり、映像や録音で残したりすること
また、その書きしるしたり、録音・録画したりしたもの（小学館

精選版日本国語大辞典）
・情 報を記号や形象として何らかの物質に固定する行為、もしくはその行為による産物（丸善出版

図書館情報学辞典）

1877 年にエジソンは、真鍮の円筒に巻き付けた錫箔に音の空気振動の波形を針で記録するフォノグラ
フ（Phonograph） を 発 明 し た。1887 年 に は ド イ ツのベルリナー（E.Berliner）が円盤式のグラモフォン（Gramophone）を発明、これが蓄音器やその後のアナログレコードの原型となった。これらは音声の空気振動を溝という材料の形状変化に置き換える変換記録である。
1888 年には音声を電気信号に変換し、さらに電磁気作用を用い材料に磁化という物理的変化を生じさせ最初の意味は一般には理解しやすく多くの辞書で同て記録する磁気記録が発明された。その後に誕生する様な表現がなされているが、筆者のような技術者に

光ディスク、フラッシュメモリも信号を屈折率（反射とっては 2 番目の定義がもっともしっくりする。これ率）、電荷量といった材料の変化に変換して記録するらを合わせると、｢事柄（情報）を将来に残すために、ものである。このように材料に物理的変化を残すこと

それを何らかの形で物質（材料）に固定すること、まが ｢物質に固定する行為｣ すなわち記録となる。

たは固定したもの｣ が記録の意味となる。

記録のための材料と方式は、書き込みと読み出しが古代より人類は様々な方法で情報を伝え残してき

容易にできること、環境や経時の影響で変化しにくいた。今も世界各地の洞窟に残されている壁画は画像情ことが実用面での必須条件であり、消去と書き換えが報であり、文明が進み文字が発明されるとテキスト情できること、書き込みと読み出しが速いこと、複製が報として粘土板、羊皮紙、パピルス、木簡などを経て容易にできることが汎用面での十分条件となる。

紙に記録されるようになった。当初これらは人間の意

1950 年代から実用化された磁気記録は、光ディス

志や感情の表現、人間同士の当座のコミュニケーショ

クやフラッシュメモリが普及するまでのほぼ半世紀のンの手段として用いられたと考えられるが、次第に時間、これらの条件を満たす唯一の実用的な方式であ間を越えた伝達の役割をもつようになり、後世に残す

り、20 世紀の後半の産業、社会、文化の発展に大きことを意図するものになっていった。長い間、記録をく貢献したと言える。

行う材料は紙がその主役を担い、印刷の発明により大量に複製することが可能になり情報を拡散することもできるようになった。
情報記録に新たな展開を生んだのは 19 世紀に発明

112

2.2 磁気テープの誕生

された感光材料を用いた写真であろう。当初は肖像

磁気による音声記録は 1888 年に米国のスミス（O.

などの静止画であったが、連続するフイルムを用いSmith）が針金に記録したのが最初とされる。1898 年

ることで映像（動画）の記録にも活用されるようににデンマークのプールセン（V.Poulsen）が図 2.1 のなった。1894 年の米国のエジソン（T.Edison）が最

磁気録音式ワイヤーレコーダ（Telegraphone）を完

初の映写機キネトスコープ（Kinetoscope）を発明、成させ、1900 年のバリ万博で発表したことにより世現在のスクリーン投影方式は 1895 年のフランスの界に広く知られるようになった。記録に用いた材料はリュミエール（Lumière）兄弟によるシネマトグラフ

真鍮製のドラムに螺旋状に巻かれた直径約 1 mm のピ（cinématographe）が最初であった。NHK の番組 ｢

アノ鋼線で、ドラムを回転させながらこの鋼線を磁気

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. Marchヘッドで磁化した。鋼線の走行速度は 2 m/s で録音る。大戦後にドイツにおける磁気テープの技術は米

時間は 50 秒であったとのことである。テレグラフォ

国に渡り、スリーエム（3M：Minnesota Mining andンという名が示す通り当初の目的は電話の音声の録音

Manufacturing Company）を中心とした米国企業でであった。

進展することになった。日本では、1934 年に東北帝大（現東北大学）が磁気記録の研究に着手、現在に至るまでの同分野を学術面でリードしてきた。東北帝大の永井健三は 1938 年に交流バイアスを発明したが、これはヴィーベルの発明より先で 1940 年に日本特許が成立している。
一方、音声の約 100 倍以上の周波数帯域の信号を記録する必要のある映像記録の研究も始まり、1951
年に歌手のビングクロスビーの研究所（Bing Crosby
Enterprise）が白黒画面の録画再生に成功した。さらに 1953 年には同研究所と RCA （Radio Corporationof America）がカラー画像の録画再生に成功してい図 2.1 テレグラフォン [1]1928 年にドイツのフロイメル（F.Pfleumer）はテー
プ状の紙やプラスチックの上に酸化鉄の磁性塗料を塗る。米国本土は 3 時間の時差がある。三大テレビ放送
局にとって放映時差が問題であり、映像記録のニーズが高かったことが急速に開発が進んだ理由と言われている。

布したメディアを発明し、テープレコーダと磁気テープの原型を完成させた。
1933 年 に ド イ ツ の 電 気 メ ー カ AEG（Allgemeine
Elektricitäts-Gesellschaft）の技術者シューラー（E.
Schüller）がリング型磁気ヘッドを発明、またドイツ

2.3 アナログ音声記録はオープンリールからカセットへ
2.3.1

初期のテープは裸のオープンリールの化学メーカのバスフ（BASF）は磁気テープ用にア

米国でのアナログ音声記録用の磁気テープの本格

セテート樹脂のベースフイルムを開発した。これらの成的開発は 1944 年に 3M で始まった。3M は独自に酸果をもとに 図 2.2 の マグネトフォン（Magnetophone）

化鉄を開発し 1948 年に「Scotch 111」テープを発売、が 1935 年に AEG によって世に出された。1940 年に19 cm/s のテープ速度で人間の可聴域上限の 15 kHz

ドイツのヴィーベル（W.Weber）が交流バイアス記の音声記録を早くも実現していた。レコーダは同じく録を発明し音質が飛躍的に向上した。

米国のアンペックス（AMPEX）が製品化した。
日 本 で は 東 京 通 信 工 業（ 現 ソ ニ ー） が も っ と も
早く 1949 年に磁気テープとレコーダの開発に着手
し、1950 年に図 2.3 の最初の国産品である G 型テー
プレコーダ（国立科学博物館

未来技術遺産登録No.00152）を発売した。同レコーダは重量 35kg、価格 16 万円で主に公的機関で用いられた。テープは酸

図 2.2 マグネトフォン [2]このように磁気記録、磁気テープは第二次世界大戦までの間にドイツで進化を続けた。戦時中はヒット
ラーの演説、フルトヴェングラー指揮ベルリンフィルの演奏のラジオ放送などに活用されたとのことであ

図 2.3 ソニー G 型テープレコーダとテープ [3][4]

磁気テープ技術の系統化調査報告113化鉄を紙ベースに塗布したものであった。1951 年に2.3.2完成された規格 コンパクトカセット

東京電気化学工業（現 TDK）
、1953 年に日本コロム

カセットとはフランス語で小さな小箱を意味する。

ビア、1954 年に富士写真フイルムと国内企業が次々

磁気テープの一般家庭用への普及はコンパクトカセッと磁気テープ開発に着手した。

ト（通称カセットテープ）の出現による。放送用、業

当時のテープレコーダは図 2.4 に示す機構で、リー

務用のオープンリールテープは一般にも用いられていルに巻かれたテープを他方のリールに巻き取りながらたが、取扱いが面倒で一部の音楽マニアに限定されて記録再生する ｢オープンリール｣ と称され方式であっいた。コンパクトカセットはオランダの電機メーカでた。オープンリールは、主に業務用として放送局の番あるフィリップス（Philips）が開発、提案した規格

組制作、レコード制作のマスターテープなどに用いらで 1962 年にテープとレコーダが発売された。

れた。テープ幅は 1/4 インチから 2 インチ、トラック
数は１から 24、テープ速度は 9.5 cm/s から 76 cm/sと様々の仕様のものがあった。この中で幅 1/4 インチ
で 2 トラック、4 トラックの仕様は、1960 年代からカ
セットテープに取って替わられる 1970 年代にかけて一般家庭にも普及した。

図 2.4 オープンリール方式

図 2.5 コンパクトカッセットの構造 [6][5]コンパクトカセットは図 2.5 に示す構造で小型で取これら初期の磁気テープに用いられた磁性体は、マり扱いが簡単であった。互換性の順守と品質の維持をグ ヘ マ イ ト（γ-Fe2O3、γ酸 化 鉄 ） や マ グ ネ タ イ ト

条件に、1965 年に基本特許を Philips が無償公開した（Fe3O4）などの酸化鉄であった。オープンリール方式

ことにより急速に普及した。日本では 1966 年に日立の音声用磁気テープは 1953 年の東京通信工業、東京

マクセル、東京電気化学工業、ソニーが、1968 年に

電気化学工業の発売を皮切りに日本のテープメーカ各は富士写真フイルムがカセットテープを相次いで発売

社から発売されるも、先行する 3M の ｢Scotch｣ テーした。

プが世界における磁気テープの代名詞となり事実上のテ ー プ 速 度 4.75 cm/s で あ り、 テ ー プ 幅 1/4 イ ン チ

標準テープであった。

114

小型のコンパクトカセットはテープ幅 3.81 mm、

1960 年代までの磁気テープは放送局など業務用で（6.35 mm）、テープ速度が通常 19～38 cm/s のオープあったため、テープの使用面積、レコーダの仕様など

ンリールに比べ信号を記録するテープ面積が狭く音

コスト面の制約が少なかった。そのためシステムとし質が劣っていた。そのため本格的な音楽用としてはての記録密度は着実に向上するも磁性体は一貫して酸満足のいくものではなく、最初は会話録音、語学学

化鉄系を用いており、1970 年代以降に比べると磁習、BGM 用といった限定的な使われ方であった。し気テープのメディア技術が大きく進化したとは言えかし、日本のテープメーカがこのカセットテープを技ない。

術、市場の両面において大きく躍進させることになった。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

（1）カセットテープは技術進化の舞台
詳細は第 3 章で述べるが、テープの性能を高める磁性材料の基本的な設計として以下の 3 つがある。

急速に伸び始めた。ソニーから 1973 年に野外録音に適した携帯型レコーダ ｢カセットデンスケ｣ が発売さ
れナマ録ブームを起こした。
1970 年にドイツの BASF は、米国デュポン（DuPont）

磁性材料の特性向上

3 原則①磁化を強くする→ 記 録した磁化が反転し減衰しないよう
テープの抗磁力（Hc）を高める②磁化を大きくする→ 出 力を高めるためテープの磁化量（Ms）
を大きくする③磁化を細かくする→ ノイズを下げるため磁性体を微粒子にするが開発した高い Hc の二酸化クロム（CrO2）磁性体を用いたカセットテープ「Chromdioxid」を発売した。
信号の波長が短いと記録された磁化が互いに反発し反転しやすくなるため、それを防ぐ力である Hc が高い
方が高音特性に優れる。Hc が高いと記録もしにくくなるため、記録電流を決めるバイアス、周波数特性を最適化するイコライザーなどレコーダの条件を変える必要がある。そのため Hc の低い従来のγ酸化鉄を用いたテープのポジション TYPEⅠ（通称ノーマルポジション）に対し TYPEⅡ（通称クロムポジション、後のハイポジション）が新たに加わった。1971 年にソ音声のアナログ記録において、波長が短い高音特ニー、日立マクセル、1972 年には TDK、富士写真フ性の改善には①、波長が長い低音特性の改善には②、

イルムと国産のテープメーカ各社からも二酸化クロム

SN 比（信号 / ノイズ）の改善には③が効果的である。

テープが相次いで発売された。

1968 年に東京電気化学工業は、微粒子のγ酸化鉄

ソニーは 1973 年に上層に二酸化クロム、下層にγを用いた高性能の「SD」カセットを発売しカセット

酸化鉄の二層構造とし高音、低音特性ともに優れる重テープの音楽用途拡大への口火を切った。その後、図層テープ「Duad」を発売し TPYE Ⅲ（通称フェリク

2.6 のソニーの「HF」、日立マクセルの「UD」など、

ロムポジション）を新たに規格化した。3M、BASF

カセットテープの時代を代表する音楽用テープの発売の海外メーカも同様の重層テープを発売した。また富が相次いだ。これらは HiFi（High Fidelity）テープ

士写真フイルム、日本コロムビアは Hc の異なる酸化と呼ばれ、カセットテープの市場は活況を呈するよう

鉄を重層にしたテープを発売した。波長の短い高音信になった。1973 年に TDK は磁性体に Ms が大きいマ号は磁性層の浅い部分に、波長の長い低音信号は磁性

グネタイトを用いた低音特性に優れる「ED」を発売した。

層の深い部分にまで記録されるという磁気記録の原理

レコーダでは 1969 年に音声ノイズを低減させるドを巧みに利用した点で、音声記録において重層テープ

ルビー方式が一般向けに実用化されたことも、カセッ

は理にかなった設計であった。実際の音もダイナミックであトテープの音楽用としての普及を加速させた。

り「重層テープは高音質」というイメージが確立した。
TDK はγ酸化鉄に Co を被着し二酸化クロム同等にまで Hc を高めることに成功、この磁性体を用いた
TYPEⅡのカセットテープ「SA」を 1975 年に発売した。日立マクセルも同時期に Co の被着に成功、まず少量被着することで Hc を少し高め音質を向上させた
TYPEⅠの「UD-XL」を 1974 年に発売、1976 年には
TPYEⅡの「UD-XLⅡ」を発売した。「SA」と「UDXLⅡ」は TYPEⅡを代表する製品となり、次第に欧
米発祥の二酸化クロムテープを駆逐するようになった。
1978 年に米国 3M 社からメタル磁性体を用いたカ

図 2.6

1970 年代の代表的な音楽用カセットテープ [7]セットテープ「METAFINE」が発売された。メタル
磁性体は Fe、Ni の合金で化学構造に酸素を含む酸

1970 年代に FM ラジオ放送が本格化、ステレオで化鉄より Ms、Hc とも約 2 倍と大きく、高音、低音

高音質の放送を録音するエアチェックのニーズが生ま

特性ともに優れる理想的な磁性材料と言われていた。

れた。さらにテープレコーダとラジオを一体化した通3M に遅れること半年の 1979 年には日本メーカ各社

称ラジカセの普及と相まってカセットテープの需要はもこれに続き、TYPE Ⅳ（メタルポジション）とし

磁気テープ技術の系統化調査報告115

て高音質を求めるユーザのニーズに応えた。

チレンが使用されていたが、一体成型のためテープ

Hc が高いメタル磁性体に含まれる金属成分を変が接触するガイドピンも同じ材質であった。TDK は

更し Hc を下げることで、TYPEⅡでも使えるメタル

1979 年発売の図 2.7 の最上級メタルテープ「MA-R」

テープ（通称低 Hc メタル）も一部のメーカから発売のハーフの内部構造に亜鉛ダイキャストフレームを採され、TYPEⅡの弱点と言われた低音特性にも優れる用した。ハーフ全体の剛性を高めることで振動を抑テープが誕生した。

制し、ガイドピンを金属とすることで摩擦を低減し走このようにカセットテープでは基本的な性能向上

行を安定化したとしている。当時の普及価格帯の C60と並行して、個人の嗜好にも応える製品ラインアッの定価 400 円程度に対し「MA-R」は 2000 円と高価

プ展開が次々と行われるようになった。1970 年代のであったが、フラッグシップモデルとしてマニアの人

カセットテープの市場シェアはソニー、TDK、日立気を博した。

マクセルがトップグループを形成、3M（プロダクト

ソニーはガイドピンをハーフ本体から独立した部品

ブランド名 Scotch）、日本コロムビア（同 DENON）、としセラミックコンポジット樹脂を用いることで、ガ

富士写真フイルムがこれに続いた。隆盛期を迎える

イドの高精度と低摩擦を実現し走行を安定化させたと1980 年代に入ると、コニカ（現コニカミノルタ）が AMPEXしている。図 2.7 の「Metal Master」ではハーフ全体と合弁で magnax、太陽誘電が That’s のプロダクトブにセラミックを採用、ハーフを重くし剛性を高めるこ

ランド名でカセットテープ市場に参入し競争が激化した。

とで振動を防ぎ音質に影響するテープ走行安定性を改1980 年 代に入り、カセットテープは高 音 質 訴 求とイ良させたとしている。

メージ戦 略の二つの方 向に向 かう新たな時 代に突 入していった。 屋 内 のオーディオシステムのコンポーネントとしてカセットデッキ（レコーダ） が 浸 透、 音 源のCD 化もありカセットテープにより高音質が求められるようになった。一方でソニーのウォークマンの爆発的ヒットやカーステレオの普及などカセットテープの屋外での使用が急 増、ライフスタイルの変 化に伴いファッション
の一部となり若いユーザ層を取り込む必要があった。

TDK
図 2.7

MA-R

ソニー Metal Master

高性能ハーフを用いた高級カセットテープ [8]

高音質化の路線では、1981 年に発売されたソニーの「UCX-S」が角型比 0.93 と極めて高い性能のカセッ

またカセットテープを屋外に持ち出すことが多くなり、使トテープを発売した。角型比とは磁性体が記録する方

用環境を想定した商品企画もなされた。富士写真フイル

向に如何に配列しているかを示す特性で、0.93 とは磁

ムは 1983 年にカーステレオ用として「GT シリーズ」を化量の 93% が記録再生に有効であることを示してい発売した。米国のアリゾナ砂漠での実験では、真夏の自る（従来のテープの角型比は 0.80～0.90）。同じくソ

動車のダッシュボード上は 104℃にまで温度が上昇するこ

ニーは 1987 年に Hc の異なるメタル磁性体を重層構とが分かった。小田原にある同社の磁気テープ工場の成とした「Metal Master」を発売、音質ではカセッ

建物の屋上に日産スカイラインを置き調査したところ、日本

トテープの最高峰とも言える商品であった。1993 年

でも夏場は 90℃にまで容易に温度が上昇し、従来のカにはより上級の「Super Metal Master」を発売している。

セットテープではテープやハーフが変形した。「GT シリー

1991 年に富士写真フイルムは独自の同時重層塗布

ズ」 の耐熱保証温度は 110℃で、ハーフは耐熱性を高技術を用いた重層テープ「PS-Ⅰx」（TYPEⅠ）、「PS-

めた ABS（アクリルニトリルーブタジエンースチレン共重

Ⅱx」（TYPEⅡ）を発売、低価格ラインアップの高音合）樹脂を採用した。記録層に用いる結合剤は高温で質化を実現した。

も軟化しにくいグラフトポリマーを、ベースフイルムも高温

高音質化はテープの改良だけでなく、ハーフ（カセットは 2 枚の成型品を貼り合わせて作成するので向上させた。

ハーフと呼ばれた）の側面からも進んだ。ハーフ内のカセットテープの長さは両面で 60 分録音できる部材との摩擦によるテープの振動や走行ムラは変調ノ

C-60 および当時の LP レコードが両面で録音できるイズとなり音質を劣化させるため、ハーフの設計はC-45（または C-46）、片面で録音できる C-90 の 3 つテープ同様に重要である。

が標準であったが、その後用途に合わて様々な長さのハーフの樹脂は一般には安価で加工しやすいポリス

116

で寸法変化しにくい材料を用いるなどの技術で耐熱性を国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

テープが登場した。

カセットテープはミニディスク（MD）や CD-R な（2）カセットテープのイメージ戦略

どの光ディスク、さらにはフラッシュメモリに主役の業務用の磁気テープは品質が最優先されるが、民生座を譲るまで、20 世紀のスタンダードな音楽用記録

用テープの売れ行きは品質以外の要素が大きく影響しメディアとして全世界に普及した。

た。特に音楽用のカセットテープは映像用のビデオ

カセットテープというひとつのフォーマットの歴史

テープに比べ嗜好性の強い商品であった。映画、ドラの中に、磁気テープの技術の進歩が集約されているとマなどの映像では人は画質の良し悪しより筋書きなど言ってもよい。磁性体ではγ酸化鉄に始まり、マグネ

より論理的なものに意識が向くが、音楽はメロディー

タイト、二酸化クロム、Co 被着酸化鉄、メタル磁性や演奏の音そのものをより感覚的に捉えることに意識体と 1970 年代の 10 年間で磁気テープの歴史におけるが向く。そこに人それぞれの多様な好みが生まれる。

主要な磁性材料がほとんどすべて登場した。1984 年

また、デジタル音声の記録再生ではメディアに大きなには松下電器が従来の酸化鉄磁性層の上に薄いコバル

問題がない限り音質はハードの特性でほぼ決まってしト（Co）蒸着膜を設け優れた高音特性を実現した「オ

まうのに対し、アナログ音声ではテープによっても音

ングローム」を発売している。

質が大きく変わることも多様な好みを満足させるもの

Co 被着酸化鉄の技術はその後の家庭用ビデオテーであった。このことはテープを開発する側にも当てはプの躍進を支え、メタル磁性体の技術は放送用ビデオ

まるものであった。一部ではあるが今でもアナログのテープの発展へと繋がって行った。また磁性層の重層

LP レコードやカセットテープを再評価する人たちが構成も一部のビデオテープで採用され、コンピュータ

常に存在するのは、音声に対する感性の多様性による用テープでは磁性層と非磁性層の重層構成が標準とものである。一方で映像のレーザーディスクやビデオなった。「オングローム」は音声テープではニッチなテープを再評価する声を聞くことはあまりない。

存在であったが、Co 蒸着の技術は 1990 年代に入り映

また、当時は映像は室内で見ることがほとんどで像記録において Hi8 テープ、DVC テープを誕生させユーザも幅広い年齢に渡っていたのに対し、1980 年た。このようにカセットテープの 1970 年から 1980 年

代に入ると音楽は屋外でも多く聴かれるようになり代にかけての十数年は、磁気テープのメディア技術がユーザも若い世代が中心になった。そのためテープ大きく進歩した時期と言ってよい。

メーカ各社はカセットテープの基本的な音質の向上とカセットテープで多様な技術が生まれたひとつの理

嗜好に応じた ｢音づくり｣ とともに ｢デザインづくり

由は、一般ユーザ向けの民生用であったからである。

｣ を進め、それが商品の人気を決める大きな要素になっ放送用などの業務用は僅かな失敗も許されない世界でていった。

あり、新たなシステムの導入、新たな技術の採用には

図 2.8 にカセットのデザインの例を示した。1983 年

慎重になる傾向がある。民生用は逆にユーザが真新し発売のソニー「HF-S」、TDK「AD-S」では、各々のいものへ飛びつく傾向があり、開発側も技術にチャレ

ベストセラー商品に全面透明なクリスタルハーフが採ンジしやすい分野である。このことは映像用のビデオ用された。テープの回転による音楽再生を視覚的にテープでも同じであり、民生用として開発したシステ捉えられるようになり、各社も同様な製品を発売す

ム、技術が実績を積んで業務用に展開されることが多るようになった。ティアック（TEAC）とトーレンス

い。

（THORENS）は金属リールにテープを巻いたカセッ

カセットテープの成功は、Philips の提案した規格

トテープを発売した。ティアックはオープンリールが結果的に一般向けの音楽用として品質と利便性の両デッキ、トーレンスはレコードプレ－ヤのターンテー

立の面で最適であったこと、初期の段階で特許を無ブルのトップメーカであり、回転するリールで視覚的償で公開することで標準化が進んだことによる。当にオープンリールを彷彿させるデザインは一部で人気

初は本格的な音楽用を想定したものではなかったが、を博したが、リール径の制約により録音時間が短いとフォーマットの利便性が認知されれば、音楽用にまでいう欠点もあった。最上級のメタルテープのカセット高性能化するニーズが生まれたのは必然であった。そにソニーはセラミックハーフ、TDK は金属ダイキャの要求に応えるよう高密度化の技術開発が加速した時

ストハーフを採用したことは上述したが、音質の改善代であり、ウォークマンなど携帯用途（今でいうモバを目的とする一方で図 2.7 のように重厚感、高級感とイル用途）の新たな市場の創出を含め日本の企業がそいったデザインの訴求を意図したものでもあった。

の主役であったと言えよう。

富士写真フイルムは、カセットテープを保護する
プラスチックケースを薄型化した図 2.9 に示すスリム

磁気テープ技術の系統化調査報告117

初期タイプクリスタルタイプ

セミクリスタルタイプ

リールタイプ

図 2.9 ケースのスリム化（右：従来型、左：スリム型）

図 2.8

様々なカセットデザイン [8] [9]に薄くしたものである。スリムなデザインは瞬く間に市場に受け入れられ、他社もこれに追従するようにケースを製品に導入した。これはカセット本体とケーなった。軽薄短小が言われた時代、単にデザイン面のスの間の無駄な空間を無くすように構造上の工夫を行訴求だけでなく保管の省スペース、ポケットに入る携うことで、従来のプラスチックケースの厚みを約 3/4

帯性など機能面においても多くの長所があった。

エピソード 1

富士写真フイルムのカセットテープ

AXIA ブランド戦略とスリムケース導入

筆者が富士写真フイルムの入社した 1980 年代初頭、最初に開発を担当したカセットテープの同社の市場シェアは数％にも満たなかった。ソニー、TDK、日立マクセルの国内 3 社が市場でトップシェアを争っていた。
一方、ビデオテープではこれら国内 3 社と競争する高いシェアをもっていた。ビデオテープから同じ映像を扱う
同社の 8mm フイルムを連想するためか定かではなかったが、｢写真フイルムの会社のカセットテープから良い音のイメージが湧かない｣、｢デザインが洗練されていない｣ という市場の声も聞いていた。デビューしたてのテ
クノポップの YMO をコマーシャルに起用するも、イメージアップには繋がらなかった。｢同じ磁気テープなのに
ビデオテープは売れてカセットテープは売れない｣ と華やかなビデオテープ開発部門を横目で見ながら過ごしたものであった。このままでは事業撤退もあるとの憶測が出る中で事業部が大きな賭けに出た。カセットテープでは富士写真フイルムというコーポレートブランドを捨て、1985 年にアクシア（AXIA）という新しいプロダクトブラ
ンドを立ち上げたのである。これに合わせ音質を向上させ、デザインも一新し古いイメージを払拭させた新商品を開発、当時人気の斉藤由貴をコマーシャルに採用するなど広告も大々的に行った。営業、技術、宣伝が一体となった新たなブランド戦略により、5 年後には国内シェアでトップグループに躍り出ることができた。
カセットテープが苦戦していた頃、筆者は入社間もない 1982 年に当時の研究所長であった明石五郎に、カセットテープのイメージアップ戦略の活動を指示された。｢カセットテープの明確な差別化とは何か。それは聴かないと、いや聴いても分からない音質の差ではなく、開けてみないとわからないカセットのデザインでもない。店
頭の陳列棚で見てすぐにわかる違いであり、それにはカセットを納めるケースを薄くする以外にない｣。それまでのケースの構造にはカセットとの間には無駄な空間があった。「これを少なくすることでケースを薄くできないか。薄くすれば保管スペースも少なくなるし何より格好いい」これは筆者が入社当時にもっていたアイディアであった。薄いケースを手作りし研究所の何人かの人に見せると全員が ｢これは良い、絶対売れる｣ と好感触も得ため、市場シェア挽回の切り札として事業部に採用を提言した。しかし、事業状況が思わしくない中で生産ラインへの投資が必要、またケースが割れやすいのではないか、インデックスクカードが入らないなどの粗探しもあり提言が受け入れられることはなかった。そこで発足したばかりの全社の商品企画提案制度を利用、丁度 AXIA ブランド戦略で事業部が攻めへの転換をはかった時期とも重なり採用がようやく実現した。このスリムケースの導入は AXIA ブランドのイメージアップを決定的なものにした。

118

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March2.3.3重宝されたマイクロカセット
失敗だったエルカセット

マイクロカセットは 1969 年にオリンパスによって規格化され、各社よりレコーダ、テープが発売された。
カセットテープをさらに小型化したものだが、テープ速度はコンパクトカセットの 1/2 と遅く音質で劣っていた。1978 年には松下電器が Co 蒸着層を設けたオン
グロームを発売するなど音楽用への普及も試みたが成功はしなかった。しかし、留守番電話録音、会議メモ

図 2.11 ８
トラックテープ [10]録音などの用途では IC レコーダが登場するまで長く利用された。レコーダは 2010 年で生産中止となったがテープは今も発売されている。

当時の音声テープは大型のオープンリールが主流で発売して間もないないカセットテープもまだ十分な音

エルカセットはオープンリールと同じ 1/4 インチ

質ではなく、自動車で音楽を聴くニーズに適するもの

幅、テープ速度もコンパクトカセットの 2 倍で音質にがなかった。そのためコンパクトなカートリッジに収優れるオープンリールをカセット化する発想から生まめられカセットテープの 2 倍の再生速度で音質も優れれた。1976 年にソニー、松下電器、ティアックが規た 8 トラックテープは 1970 年代にカーステレオ用と格を提唱し発売されたが、サイズが大きくコンパクト

して普及した。エンドレスで繰り返し再生できる特徴

カセットの音質の進歩もあり 3 年後の 1979 年には早は業務用の自動アナウンス用途としても使用された。

くも生産が終了し商品として短命に終わった。

1970 年代後半からはカラオケ用としても広く使われマイクロカセット、エルカセットともにコンパクト

るようになったが、コンパクトカセットの音質向上、

カセットから派生した商品と言えるが、ともに大きな

さらにはレーザーディスク（LD）、コンパクトディス

市場を形成することはできなかった。これはコンパク

ク（CD）の出現により衰退していった。

トカセットの基本仕様とその後の進歩が、顧客ニーズに如何にバランス良く対応していたかを逆に示すものでもある。図 2.10 にこれらカセットテープの外観を比較した。

2.4 短命に終わったデジタルオーディオテープ
1980 年代のコンパクトディスクの登場と普及は、記録メディアにおいてもデジタル化とディスク化という二つの潮流を生み出し、磁気テープの将来に大きな影響を与えることになった。それは記録に必要な容量の小さい音声用テープから始まりポストカセット
テープの検討が始まった。デジタル化では 1987 年にDAT（Digital Audio Tape）が 1992 年に DCC（Digital
Compact Cassette）が発売されたが、同じ 1992 年に発売されたミニディスク（MD）が急速に普及拡大し

図 2.10 オーディオカセットテープのサイズ比較たため、両者とも結局大きな市場を形成することができずシステムとしては短命に終わった。
一番の理由はアクセス性、編集性、携帯性などディ

2.3.4

アイデイ商品の 8 トラックテープ

スクの利便性にあった。また DAT や DCC は高音質

8 トラックテープは主にカーステレオ用途を想定を訴求したが DAT はコピー制約、DCC は高コストしたもので 1965 年に米国のリアジェット（Lear Jet）などそれに伴う課題があったことも普及の妨げになっから発売された。図 2.11 のように、1/4 インチ幅のエた。なお、MD の普及は日本市場特有の現象であり、ンドレスのテープがカートリッジ内に収められ、テーその MD も 2000 年代に入るとデジタルオーディオプ

プ速度は 9.5 cm/s、8 トラックで 2 チャンネルのステレイヤーに市場を奪われていった。

レオ音声を 4 つ再生することができ基本的には再生専用であった。

磁気テープ技術の系統化調査報告

1192.4.1

ニッチに終わった DAT

超小型化を実現、NT カセットとも呼ばれた。その名が1980 年代 CD により音声のデジタル化が進み、オー

示 す 通り音 質の良いボイスレコーダを意 図 するものでディオテープのデジタル化の検討を各社が進めた。

あったが、IC レコーダの登場で活躍の場はあまりなかっ1983 年に規格統一のため DAT 懇談会が設置され、た。しかし、回転ヘッド方式でこのサイズを実現した技

ビデオテープと同じ回転ヘッド方式の R-DAT、カ術は驚きであった。

セットテープと同じ固定ヘッド方式の S-DAT の 2 つの規格が提案された。多チャンネルの固定ヘッド方式の S-DAT は技術的に困難とされ、ビデオテープで実績のある回転ヘッド方式の R-DAT が 1987 年に商品化された。

図 2.132.4.2

切手サイズのデジタルマイクロカセット

陽の目を見なかった DCC

DCC はオランダの Philips が提唱した固定ヘッド方式の規格であるが DAT 懇談会で提案された S-DATとは異なる規格である。Philips、松下電器、日本マ
ランツの 3 社が共同で開発し 1992 年に発売された。
図 2.12

DAT テープ [11]図 2.12 に DAT テープの外観を示したが、テープ
幅はカセットテープとほぼ同じ幅 3.8 mm で、磁性体

コンパクトカセットも再生可能な下位互換を取ること
で、ユーザにとってはカセットテ－プ資産の継続利
用、Philips にとっては自らが規格化したコンパクト
カセットのフォーマット延命の狙いがあった。

は 8 mm ビデオで使用されたメタル磁性体が用いら

テープ幅とテープ速度はコンパクトカセットと同れた。このメタル磁性体の Hc は約 1500 Oe（エルス

じだが、デジタル信号 8 トラックとコントロールトテッド）で、カセットテープに用いられた約 1100 Oe

ラックの計 9 トラックの記録再生とアナログ信号 2 トのメタル磁性体より高く高密度記録に適するものであった。

ラックの再生のヘッドが必要であり専用の薄膜ヘッド

しかし、DAT の標準サンプリング周波数（時間方を松下電器が開発した。テープはカセットテープの向の分解能）が 44.1 kHz、符号化ビット数（振幅方TYPEⅡ相当のものが用いられ、発売当初の製造メー

向の分解能）が 16 bit と CD と同じで完全複製が可能

カである BASF は二酸化クロム磁性体を用いていた。

であった。そのためレコード協会からの反発がありデ

DCC はコンパクトカセットの再生互換を確保したこと

ジタル録音ができない、あるいは１世代のみデジタル録音もあり、同じテープの競合であった DAT より価格と携が可能とするなど制約がつき普及の妨げとなった。また

帯性の面で劣っていた。また低品質のコンパクトカセッ

1990 年代に入りMD さらには CD-R などの光ディスクがトを再生した場合に DCC の記録再生にトラブルを起こ

音声用として一般向けに普及したことで、早くも 1990 年

すこともあった。MD より信号圧縮率が低く音質は優れ

代後半には DAT の市場は縮小に向かうことになった。

るとの評価が多かったが、特に日本では利便性の高い

ただし、DAT は高音質であったため録音スタジオ

MD が急速に普及したため 1997 年には松下電器も撤など業務用ではその後も活用され、倍速化することで退しほとんど市場で見ることはなく消えていった。

サンプリング周波数 96 kHz/24 bit のシステムも出現した。また一般用でもナマロク（生録音）の一部マニ
アには愛用された。
1991 年にはソニーから同じヘリカル方式で DAT
をより小型化した図 2.13 に示すデジタルマイクロカ

120

2.5 一時代を築いたアナログ映像ビデオ
2.5.1

革新技術で実現した放送用ビデオ

セット「スクープマン」 が発売された。蒸着テープを用

1941 年に白黒テレビの放送が開始された米国でいカセットの大きさは 3 cm の切手サイズで、位置決め

は、テレビ放映の時差対策から 1950 年代に入り磁気のトラッキング方式を取らず読み取り信号をメモリ上で再テープによる映像記録の検討が活発化した。1951 年

構築するノントラッキング（NT）方式を採用することでに映像の録画に最初に成功したのは米国のビングク

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. Marchロスビー研究所とゼネラルエレクトリック（GE）であった。白黒画面で 10 チャンネルに分割した映像信
号を、1/2 インチ幅の磁気テープに 2.54 m/s のテー
プ速度で 10 トラックに記録した。録画時間は 12 インチ（30 cm）径のリール巻きで 16 分の短さであった。
1953 年には同研究所と RCA がカラー映像の録画、再生にも成功、映像信号を RGB 三色に分解し計 6 チャ
ンネルで 6.1 m/s のテープ速度で記録、録画時間は 20インチ（50 cm）径のリール巻きのテープで 15 分であった。

図 2.15 トランスバース回転 4 ヘッドの記録方式 [13]

音声信号の周波数が最大でも 20 kHz 程度であるのに対し、映像信号は MHz の周波数をもち時間あたり方式をとっていた。信号をそのまま記録すると振幅の音声の 100 倍以上の信号を記録する必要がある。そ変動が直接映像の明暗に現れるが、振幅を周辺数にのため、1 個のヘッドで記録しようとすると数十 m/s

変調することで振幅の変動が現われにくくなる効果の非現実的なテープ速度が必要となる。ヘッド数を増があった。この FM 変調記録はその後のアナログ映やすことでこれを補うも、録画時間は十数分にすぎず

像記録の基本方式となった。1959 年には AMPEX と実用的ではなかった。

RCA が放送用カラーVTR を発売した。

この問題を一気に解決したのが 1956 年にアンペッ

この AMPEX 方式のビデオテープレコーダ（VTR）

クス（AMPEX）が発表した回転ヘッド方式のビデオ

は映像記録の当時唯一の選択肢となり、1956 年に米テープレコーダ（VTR）であった。4 つのヘッドを搭

国の放送局 CBS が採用、日本でも 1958 年に NHK、載したドラムを高速回転（14400 rpm）させることで、TBS が導入した。

高周波数の映像信号の記録に必要なテープとの相対速AMPEX 方式は互換機の開発もあり多くの放送局

度 38 m/s を実現した。テープの送り速度を上げずにで使用され、1964 年の東京オリンピックでも NHK の記録できるようになり、実用化に大きく前進し図 2.14標準機となった。またこの頃からテレビのカラー化がに示す VRX-1000 が発売された。テープ幅は 2 イン

進み、カラー信号の品位を高めるため搬送波の周波数

チでテープ速度は固定ヘッドより一桁遅くなり、12.5を上げるハイバンド化が行われた。これらの高性能化

インチリールで 1 時間の番組を録画できるようになっを経て AMPEX 方式はその後も放送局で使われた。

た。映像の 1 画面である 1 フレーム（2 フィールド）使用されるテープはそれまでの音声用の酸化鉄の磁の信号を 32 分割し、図 2.15 に示すように 1 フィール性体を使ったものであったが、映像信号を高速回転のドの信号を高速回転する 4 つのヘッドでテープの幅

ヘッドで記録するためより高い耐久性が求められた。

方向の 16 トラックに記録するという斬新な方式であ

日本国内で放送用のビデオテープをいち早く開発し実り、トランスバース回転 4 ヘッド方式とも呼ばれた。

用化したのが富士写真フイルムと東京電気化学工業

VRX-1000 の出現によりそれまで検討されてきた固定（現 TDK）であった。1959 年に富士写真フイルムはヘッド方式は瞬く間に陳腐化した。また映像信号を直NHK で初めての国産テープによる録画再生の実験を接記録するのではなく低搬送波 FM 変調と呼ばれる行い成功した。図 2.16 に示したこの時の 2 インチ幅テープの試作品は、「日本初のビデオ記録に成功した
ビデオテープ」として国立科学博物館の未来技術遺産

図 2.14

AMPEX

VRX-1000 [12]図 2.16 日本で初めてビデオテープ記録に成功した 2インチテープ

磁気テープ技術の系統化調査報告121エピソード 2

富士写真フイルムの磁気テープ研究の始まり

日本の磁気テープ研究は 1949 年に東京通信工業（現ソニー）、1951 年に東京電気化学工業（現 TDK）
が開始、筆者が在籍した富士写真フイルムも 1952 年に映像の磁気記録や電子写真（ゼロックスコピー）の研究開始を決定した。その背景には、同社の主力事業である銀塩を用いた写真フイルムや映画フイルムなど画像や映像を記録する手段が将来これらに代替される危惧があったからである。磁気テープは音声用か
ら始まるが同社の目標は最初から映像用にあった。これらは銀を使う写真による記録に対し同社では非銀塩記録と言われた。最初の試験塗布機は NSM-1 号機と命名されたが、代々の塗布機に受け継がれたこの名称は Non Silver Machine の略であった。
磁気記録の研究は 1954 年に入社した明石五郎が担当した。当時、開発で先行するソニーが磁気テープを既に発売していたが、同社にとっては材料や設備の準備の全くのゼロからのスタートであった。明石の下で研究に従事した藤山正昭によると、酸化鉄の作成から始め、乳鉢で磁性液を作成し、筆でフイルムに塗布し、ハサミでテープ状に切って評価したとのことである。高圧の圧延処理（後述のカレンダ処理）の効
果を確かめる方法がなかったため、近くの私鉄の許可を得て線路上に磁気テープを置いて電車に轢かせた、などの逸話が今も残っている。1958 年には通商産業省から助成金を得て、小田原に磁性体の合成から始まる磁気テープ生産のパイロットプラントが完成した。ベースフイルムも写真フイルムで使われた TAC を自社で調達することができた。1959 年に NHK で国産テープで初めて映像の記録再生に成功したが、これに使用した当時の NHK のビデオレコーダの価格は助成金の数倍と高価なものであった。自社で事前確認をすることもできず、テスト当日 NHK のレコーダを壊してしまうことを心配しながら固唾をのんでテス
トを見守ったとのことである。再生映像が映ったときの感激は話を聞いただけの筆者にとっても想像に難
くなく、技術者にとっての正に醍醐味を味わえた瞬間であったであろう。

として登録されている（登録 No.00058）。
その後実用化に向けた開発が進んだが、当時の映像

現われやすい、信号を合成する複雑な電子回路と高いヘッド取り付け精度が必要などの問題があった。

用テープは音声用テープ同様に 3M 製が事実上の標準

これに対し、ヘッドを斜めに走査し 1 フィールド

テープであり、重要な品質であるドロップアウトはの信号を一本のトラックに記録できるヘリカル方

3M 製に比べかなり多いのが実態であった。この原因を一つ一つ確認し改善していくことで 3M 同等以上の性能を達成し、1963 年に富士写真フイルムは NHK に最初の製品納入を行った。1967 年にはハイバンド化に対応したカラー放送用テープ「H700」を発売、同社の放送用テープのシェアは一時 70% 以上にも達した。これらの開発を通し、PET ベースへの切り替え、
接着層、バックコート層の導入、硬化系樹脂や脂肪酸
エステル系潤滑剤の採用など、その後の多くの磁気テープに用いられた重要な技術が生み出された。東京
電気化学工業も同時期に同様な開発を行い放送用ビデ
オテープの実用化に成功、同じ 1963 年に NHK に製品納入している。
2.5.2

日本主導のヘリカル方式ビデオ

AMPEX 方式は 1 フレーム信号を分割して 4 つのヘッドで記録再生するため、ヘッドの特性差が画面に122

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

図 2.17

AMPEX 方式（上図）とヘリカル方式（下図）[14]式が開発された。基本発明は RCA のマスターソン

ムが最初は用いられた。高価であったこともあり U（E.Masterson） に よ る も の で、AMPEX が 2 イ ン チ

マチックも家庭用としては時期尚早であった。しか幅テープに 2 ヘッドでヘリカル方式で記録する試作機

し、放送局では取材業務の効率化のため現像が必要なを 1956 年に発表した。日本でも早くから研究を行っフイルムから電子媒体へ代替する ENG（Electronic

た 東 芝 が 1959 年に 1 ヘッド方式を開発、日本 ビ ク

News Gathering）への動きが当時あり、小型で高性

ターは 1960 年に 2 ヘッド方式の試作品を完成させた。

能な U マチックは放送用として注目されニュース番

AMPEX 方式とヘリカル方式の比較を図 2.17 に示し

組用として次第に使われるようになった。

た。その後ソニー、松下電器も独自にヘリカル方式のテープの狭幅化、カセット化など小型化の実現の開発を進め、システムの小型化の流れの中でヘリカル

背景には、二酸化クロム、Co 被着酸化鉄など高い Hc方式の技術は日本の電気メーカの中で進化していった。

の磁性体の使用によるテープの高性能化がある。より

AMPEX 方式がすでに多くの放送局に導入されて短波長の信号が記録できることでテープと回転ヘッドいたため、ヘリカル方式はすぐには普及せず機内でのの相対速度を遅くすることが可能になり、それにより映画上映、教育現場での活用など業務用に限定されて回転ドラムの径、システムサイズを小さくすることがいた。一方で家庭用ビデオテープを視野に入れ、各できた。相対速度は AMPEX 方式の 38 m/s に対し U社が個々に進めていたヘリカル方式の規格統一を目

規格は 10 m/s と低速であった。このようなテープ仕指す作業部会が日本電子機械工業会（EIAJ）で発足

様の大きな変更は再生互換の点で従来の AMPEX 方

し 1969 年に規格を合意した。これは 1/2 インチ幅で式ではできなかったため、放送用もその後ヘリカル方

統一Ⅰ型ビデオテープとして発売もされたが、オープ式へ転換していくことになった。

ンリール方式であったこともあり普及しなかった。し一方、従来のオープンリール型の放送用も１インチ

かし、日本ビクターのカラー信号の低域変換の技術がヘリカル方式の 4 タイプの規格が米国映画テレビ技採用され、松下電器からはアジマス記録の提案もあ術 者 協 会（SMPTE：Society of Motion Picture andりその後の家庭用 VTR に繋がる技術が誕生した。統Television Engineers） で 承 認 さ れ た。 そ の 中 で ソ

一Ⅰ型のテープは従来の Hc 300 Oe の酸化鉄を用いソ

ニーと AMPEX の C タイプが普及、1976 年にソニー

ニーと富士写真フイルムが最初に開発した。富士写真
フイルムで開発を行った藤山正昭によると、ヘリカル方式の 2 ヘッドでは円筒ドラムのほぼ半周（1 ヘッドでは１周）にテープを巻き付けて走行させるためテープに強い力が加わる、静止画のスチル再生では 12 m/s の高速でヘッドが擦るなどテープにとっては過酷な条件であり耐久性の課題が多かったが、これらを解決することでテープ技術も大きく進歩したとのことである。
統一Ⅰ型テープでの経験を踏まえ、普及にはテープのカートリッジ（カセット）化が必要との考えから、1971 年にソニーが提唱し、松下電器、日本ビクターが参画した図 2.18 に示すカセット式の 3/4 インチ幅の U 規格（U マチック）ビデオテープが商品化された。

図 2.19放送局の 1 インチ VTR [16]図 2.201 インチ放送用ビデオテープ

図 2.18 ソニーU マチック VTR とテープ [15]磁性体はそれまでの酸化鉄に対し約 2 倍の Hc 550 Oe
で既にカセットテープで実用化されていた二酸化クロ

磁気テープ技術の系統化調査報告123

が VTR を発売し図 2.19 に示すように多くの放送局である松下電器の MⅡのテープ開発を担当した。メ

に導入された。図 2.20 は１インチテープで磁性体はタル磁性体を用いたテープではヘッドに汚れが付着す

Hc 500 Oe の Co 被着酸化鉄を用いていた。

る「目詰まり」が発生しやすい、酸化による劣化を防取材用として 3/4 インチ幅の U 規格 VTR が普及し止する必要があるなど酸化鉄テープより技術課題が多たが、取材の機動性を高めるためカメラと VTR を一かったが、品質基準の厳しい放送用テープの要求性能体化したタイプ（カムコーダ）が 1/2 インチ幅で開発を満たすことでメタルテープに対する放送局の信頼をされた。1981 年に松下電器から M 規格（通称 M ビ

得ることができた。ソニーおよび富士写真フイルムはジョン）、1982 年にソニーからβカムが発売された。

「メタルテープ技術の開発による放送業界への功績」

これらは同時期に開発が進んだ家庭用の VHS およびで、1990 年に米国のテレビ業界のアカデミー賞といβマックスの仕様を各々ベースにしているが、放送用

われるエミー賞の技術賞を受賞している。

の画質を得るため 6 倍速で記録、またカラー信号も U
マッチックの低域変換のコンポジット方式ではなく、

2.5.3

日本企業が席捲した家庭用ビデオ

輝度信号と分離し記録する高画質なコンポーネント方（1）VHS とβマックスの覇権争い
家庭用 VTR の最初の製品はソニーが 1965 年に発式を採用していた。
さらに 1984 年には Hc 1600 Oe 程度のメタルテー

売 し た 図 2.22 の CV-2000 で あ る（ 国 立 科 学 博 物 館

プを用いてより高解像化した松下電器の MⅡ、続い未来技術遺産登録 No.00085）。1/2 インチ幅のオーてソニーのβカム SP が発売された。図 2.21 のようにプンリールテープで 1 時間の録画が可能であった。

βカム SP では長時間録画のラージ（L）カセットも導入された。これにより、家庭用の VHS とβの覇権争いが放送用にも持ち込まれることになった。

βカムSP

MⅡ

Sカセット

Lカセット

図 2.22

図 2.21

放送用アナログビデオテープ

最初の家庭用 VTR ソニーCV2000 [17]家庭用 VTR のカセット化の試みは 1970 年に発表された前述の U マチック（U 規格）であった。U マ
チックはソニーが発案し松下電器、日本ビクターに規

MⅡは 1988 年のソウル五輪の公式ビデオシステム

格統一を働きかけたもので、1971 年に 3 社から VTRとなり主に NHK で使用された。しかし、βカムが既とテープが発売された。その手軽さから放送用としに世界に広まっていたこと、MⅡ規格に下位互換がなて一部普及するも、レコーダが 30～50 万円、1 時間

かったのに対しβカム SP はβカムと互換を維持した

録画のテープ 1 万円と高価で 3/4 インチテープ幅のカこともあり、家庭用とは逆にソニーのβカムが優勢

セットも大きかったため家庭用としては普及しなかっで世界の放送局の事実上の標準システムとなった。Uた。その後、1/2 インチ幅での開発が各社各様に行わマチック、1 インチ C フォーマット、βカムと放送用

れ、松下電器のオートビジョン方式、1974 年には松VTR はソニーの規格が主流を占めるようになった。

下寿電子の VX 方式、東芝、三洋電機の V コード方

これらに使用される磁気テープの技術は VHS テー式などがあったがいずれも普及することはなかった。

プやメタル磁性体を用いた 8 mm ビデオテープなど家

1975 年に U 規格をベースに小型化したβマックス

庭用テープと共通する部分も多いが、テープ速度が数をソニーが、1976 年には VHS を日本ビクターが発表

倍早く放送用は品質基準もより厳密なためテープ設計

し、図 2.23 の初代 VTR が発売された。これを機に家は家庭用より難易度が高いものであった。

庭用 VTR の業界を二分する規格競争が勃発するとと富士写真フイルムは、放送用の最初のメタルテープ

124

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

もに、家庭用としての本格的な普及が始まった。当時の VTR 技術開発でリードしていたソニーがβマック

βマックスのデファクト化の戦いは周知のとおりVHS のスでの規格統一を働きかけたが成功しなかった。日本

勝利に終わった [21]。その理由については多くの書物でビクターの VHS の迅速な開発の裏には、U 規格での語られているが大きく分けると次の 3 点と思われる。

クロスライセンスでソニー特許を使用できたことも寄第一に、デファクト化におけるファミリー（賛同与していると言われている。もっとも、家庭用の録画メーカ）の獲得である。日本ビクターの親会社でもあシステムを小型化するための重要技術である日本ビク

る松下電器は独自に開発も行っていたため態度を鮮明

ターの 2 ヘッドヘリカル方式やカラー信号低域変換方にしなかったが、最終的に日本ビクターの VHS を選式、松下電器のアジマス記録方式などは VHS、βマッ

択したことが大きかった。これによりβマックス陣営

クスの両方に採用されている。家庭用 VTR の成功はは、ソニー、東芝、三洋電機、日本電気、パイオニア、

日本の電気メーカの英知の結集の賜物であると考える。

VHS 陣営は日本ビクター、松下電器、日立製作所、
三菱電機、シャープと日本の電気メーカが真っ二つに

ソニー SL-6300

日本ビクター HR-3300

分かれた状態となったが、最大の販売網をもつ松下電器が入ったことで VHS 優位に傾いた。松下電器の選
択は、VHS がβマックスより部品点数が少なく生産コストを安くできるという相談役の松下幸之助の判断によるものと言われている。1984 年には東芝、日本
電気、三洋電機も VHS 陣営に移っている。

図 2.23 βマックスと VHS の第 1 号機

[18] [19]第二に、長時間化で VHS が先行したことがある。
VHS が 2 時間でβマックスが 1 時間と標準の録画時

βマ ッ ク ス の 記 録 再 生 の 相 対 速 度 は 7.0 m/s で間で VHS が最初から優位にあったが、米国では 2 時

VHS の 5.8 m/s より速く画質では有利であった。ま間以上のスポーツ番組、特にアメリカンフットボール

た図 2.24 に示すようにテープのローディング方式もの録画ニーズが大きかった。米国の大手電機メーカ

異なっていたが、VHS の M ローディングは再生時のRCA の長時間化の要求に 4 時間の 2 倍（LP）モード

みテープが機器にローディングされるのに対し、βで松下電器が迅速に対応し、GE 含め大手電機メーカ

マックスの U ローディング方式はテープが常に機器の OEM を獲得することができた。βマックスも 2 時にローディングされているため巻戻し再生の動作が迅間化を行ったが、VHS は 3 倍（EP）モードによる 6速であった。

時間化を行い長時間化では常に先行していた。βマックスは図 2.25 のように VHS より小型でありかつ高画

βマックス

VHS

質の設計であったが、そのコンセプトが録画時間での劣勢を招いてしまった。

βマックス

ＶＨＳ

図 2.24 テープローディング方式の比較 [20]図2.25

VHSテープとβマックステープ [22]

その後のバイバンド化や HiFi 音声記録もβマック

第三に、高画質より耐久性や互換性を重視すること

スが先行しており、性能的、技術的にはβマックスのでセルソフトやレンタルソフトの市場を創造したこと方が優れているとの評価も多かった。しかし、VHS とがある。そのために標準原器の配布、定期監査の実施

磁気テープ技術の系統化調査報告125などファミリー企業の VTR の互換性を確保する仕組た。そのため 1983 年に回転ヘッドで音声信号を記録

みを機能させていた。

する HiFi 記録が VHS とβマックスに導入され音質

VHS 用のテープは 1976 年に TDK、富士写真フイの向上が図られた。

ルム、1978 年には日立マクセルから発売された。富1990 年代に入り VHS の生産はピークを迎えコモ

士写真フイルムのテープは各電気メーカの VTR 開発

ディティ化し韓国メーカーの参入で価格が下落、テーに用いられ、VHS システムの最初のリファレンス（標プメーカは新たな開発より海外生産、コストダウン

準）テープにもなった。VHS とβマックスのテープに向かうことになった。1976 年に登場した VHS は、には多くのメーカが参入、ソニー、TDK、日立マクDVD 等の光ディスクが普及する 2000 年代半ばまで

セル、富士写真フイルム、3M に加え VTR を開発すの 30 年間、一般の録画用メディアの主役として君臨

る松下電器、日本ビクターも VHS のテープ事業に参した。その間販売されたビデオデッキは推定 9 億台、入するようになった。テープ専業メーカは VHS、β

ビデオテープは 300 億本と言われている。VHS テー

マックスの両方のテープを開発生産していたが、VHS

プは現在も販売されているが、VTR は 2016 年に船とβマックスはローディング方式が異なるため、テー井電機の撤退をもって国内メーカの生産は終了した。

プ設計は各々に適したものにする必要があった。

1976 年に発売された日本ビクターの初代 VHS レコー

VHS とβマックスのテープでは 1979 年に各社から

ダ HR-3300 は、「全世界に普及した家庭用ビデオの原

高画質のハイグレード（HG）タイプが開発された。

点」として国立科学博物館の未来技術遺産に登録されこれは VHS の 3 倍モードなど長時間化にも呼応するている（登録 No.00020）。

ものでもあった。VHS の 3 倍モードは記録トラック
幅が 1/3 になるため画質が低下するが、HG タイプはそれまでのスタンダードタイプより SN が数 dB 高く

家庭用ビデオは VHS、βマックスの普及が進むと、長時間モードでも高画質を実現できた。またバック

次に高画質化のため搬送波の周波数を高くするハイバ

コート層を設けることで走行性もより改善された。さンド化へと向かった。日本ビクターは 1987 年に VHS

らに 1983 年にはプロ用と銘打った最高画質を謳ったをハイバンド化し高画質にした S-VHS を開発した。

最上級テープも各社より発売された。これらの性能進

搬送波の周波数は VHS の 3.2 MHz に対し 5 MHz と歩は Co 被着酸化鉄の微粒子化、磁性体の高配向化、

高く、水平解像度は VHS の 250 本に対し 400 本、こ磁性層表面の平滑化などによる SN 比の向上とともの仕様は当時の放送用１インチより優れたものでありに、実用耐久性を両立させる技術によってはじめて達

画質は VHS より鮮明になった。
1980 年代中頃、各社は Co 被着酸化鉄に替わる次世

成できたものであった。
特徴的な製品としては、富士写真フイルムがビデ

代の磁性体を模索していた。当時候補となった磁性

オテープでは初めて重層構成とした「AXIA DC」を

体は、①高 Hc の Co 被着酸化鉄、②メタル、③窒化

1989 年に発売している。重層構成は磁気テープの性

鉄、④バリウムフェライト（Ba フェライト）の 4 種

能向上の有力な技術で音声用カセットテープでは既に類であった。ハイバンド化には磁気テープの高性能製品があったが、記録波長の短い映像用ではその効果化、特に高密度記録を可能にする高 Hc 化が必要であを出すには上層の厚みを 0.5μm 程度にまで薄くする

り、S-VHS では Hc を 900 Oe 程度まで高めることが必要があった。従来の塗布方式では生産が難しかった

できた①の Co 被着酸化鉄が採用された。②のメタルが、液相状態で二層を重ねて塗布する同時重層塗布の磁性体は Hc、Bm とも高く磁気エネルギーで一番優

技術でそれを可能にした。輝度信号に適する上層、カれその後の多くのシステムで採用されたが、Hc を低ラー信号と HiFi 音声信号に適する下層を分離して設くしないとヘッドで記録しにくく S-VHS では採用さ計することで高性能を実現した。
1989 年に日立マクセルは磁性体として Co 被着の126（2）家庭用ビデオのハイバンド化れなかった。③④は特徴のある磁性体ではあったが当時のシステムでは性能を十分発揮するには至らなかった。

マグネタイトを用いた「HGX BLACK」を発売した。

S-VHS テープは各テープメーカが発売し VHS 同様

マグネタイトはγ酸化鉄より磁化量が大きく高い出力

HG タイプも誕生した。代表的なテープは図 2.26 の富士が得られた。

写 真フイルムの「DC pro」、TDK の「XP HiFi」 で

家庭用 VTR の音声は固定ヘッドで記録再生されるある。共に高 Hc の上層と低 Hc の下層の重層構成のが、テープ速度は標準モードでも 3.3 cm/s とカセッ

テープであった。「DC pro」は上層 Hc 1000 Oe、Bm

トテープより遅く 3 倍モードでは著しく音質が低下し2000 G と高い磁気エネルギーをもち輝度信号の特性に

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

富士写真フイルム ＤＣ Ｐｒｏ

ＴＤＫ ＸＰ ＨｉＦｉ

まった 1970 年代後半には、より小型化した次世代の
家庭用ビデオの構想作りがすでに始まっていた。ソニーでは小型化に必要なテープの高密度化のためカセットテープで実用化が始まっていたメタル磁性体を使用、さらに CCD（個体撮像素子）を用いカメラと一体化した VTR の開発を着想していた。そして 1980
年に世界初のカメラ一体型 VTR として「ビデオムー

図2.26

代表的なS-VHSテープビー」の試作品を発表した。その直後に日立製作所が同様なコンセプトの「マグカメラ」を、翌年には松下優れ高解像度で鮮明な映像、TDK の「XP-HiFi」は電器が Co 蒸着テープを用いた「マイクロビデオ」を

カラー信号の特性に優れノイズが少なく深い色合いの映発表した。これらは小型でカメラと一体化したカム像、と各々重層化の効果を発揮したものであった。

コーダと呼ばれ家庭用でも屋外で撮影するニーズに

βマックスでも VHS に先行して 1985 年にハイバンド化（Hi-Band β）が行われ、さらに 1987 年にソニーはメタル磁性体を用いた ED ベータを発売した。

対応、すなわち録画のモバイル化を可能にするものであった。
なお、カメラ一体型は 1983 年にソニーがβマック

ED ベータは水平解像度 500 本と S-VHS より高解像

スを用いたβムービ BMC100（国立科学博物館

未来度であったが水平解像度が 330 本のアナログテレビ放

技術遺産

送の当時としては過剰品質であり、テープも高価でが VHS を用いたマックロードムービを発売した。こあったため顧客は一部のマニア層にとどまった。

れらはフルカセットムービと呼ばれ携帯用としては大登録 No.00160）を、1985 年には松下電器

1980 年代半ばには VHS 優位は決定的となり、1988

きく重いため日本ではあまり普及しなかったが、大柄にはソニー自らも VHS に参入、βマックスの VTRな欧米人にとってはその後の小型システムより扱いやは 2002 年に生産を完了した。VTR 開発の歴史の上ですかったようで海外では普及した。

βマックスの意義は大きく、同フォーマットは放送用

VHS 対βマ ッ ク ス 抗 争 の 二 の 舞 を 防 ぐ た め、 ソとして世界的なデファクト標準となったβカムの元にニー、松下電器、日立製作所の 3 社に日本ビクター、もなっている。ソニーのβマックス VTR の第一号でPhilips を加えた 5 社で規格統一に向けた次世代ビデある SL-6300 は「VHS 方式 VTR との技術競争を通オの協議が開始された。1982 年に 5 社を中心としたじて、世界の記録技術の進歩に大きく貢献した機種と「8 mm ビデオ懇談会」が発足し、1984 年に 8 mm ビ

して重要である。
」として国立科学博物館の未来技術

デオ規格が発表された。

遺産に登録されている（登録 No.00038）。

8 mm ビデオの商品化を率先して推進したのはβ

なお、VHS では S-VHS に続き 1993 年にアナログ

マックスで劣勢にあったソニーであった。8 mm ビデ

ハイビジョン放送の録画が可能な W-VHS を日本ビ

オは小型化のため Co 被着酸化鉄では特性が不十分でクターが発売した。図 2.27 の示したテープは開発しありソニーは微粒子化したメタル磁性体、一方で松下たばかりの薄層メタル技術を用い富士写真フイルムが

電器はマイクロカセットやコンパクトカセットで実用生産したが、同放送を受信できるテレビが高価で放送化した Co 蒸着膜の使用を検討していた。ビデオ用のもその後デジタルハイビジョンになったこともあり普メタル磁性体は Hc が高くフェライトヘッドでは十分

及は僅かであった。

な記録ができず画質が劣っていた。Hc が低くても高い特性を示す蒸着テープは当時主流のフェライトヘッ

図2.27 アナログハイビジョン用のW-VHSテープ（3）モバイル映像の先駆者

8 mm ビデオと VHS-C

VHS、βマックスの家庭用ビデオの覇権争いが始図2.28 ソニー 8 mmビデオ CCD-V8 [23]磁気テープ技術の系統化調査報告127

ドで記録することが可能であったが、高速で摺動する

8 mm ビデオは当初 VHS やβマックスに替わる次回転ヘッドのビデオ用としては耐久性に課題があっ世代ビデオの思惑もあったため据置型 VTR も発売さた。ソニーは高い記録能力をもつアモルファスヘッ

れた。しかし、VHS が普及しすぎ大きな市場である

ド、さらにセンダストスパッタヘッドの開発で Hc のレンタルビデオも VHS が独占する状況にあり、8 mm

高いメタル磁性体の使用を可能にし、1985 年に図 2.28

ビデオはレコーダ、テープとも割高であったため小型のカメラ一体型の 8 mm ビデオ CCD-V8（国立科学

軽量だけの訴求では VHS に替わることはできなかった。

登録 No.00161）を発売した。

しかし、その小型軽量の訴求は 1989 年にソニーが一方で 8 mm 懇談会のメンバーの日本ビクターは、ポス

発売した図 2.31 の「パスポートサイズ・ハンディカ

トVHS の位置づけでもあった 8 mm ビデオに対してム」CCD-TR55 で結実し爆発的な売れ行きを示した。

博物館

未来技術遺産積極的ではなかった。VHS カセットを小型化し 20 分
（その後テープ薄手化で 40 分）録画が可能な独自のVHS-C（VHS-Compact）カセットを開発し、1983 年に図 2.29 のカメラ一体型ビデオムービーGR-C1（国立科学博物館

未来技術遺産登録 No.00169）を発売した。

図2.31 パスポートサイズハンディカムCCD-TR55 [26]さらに 1992 年にシャープが発売した液晶モニター
一体型の液晶ビューカム VL-HL1（国立科学博物館
未来登録遺産図2.29 ビクターのカメラ一体型ビデオムービーGR-C1[24]

登 録 No.00167） に よ り、VHS-C に対する 8 mm ビデオの優勢が決定的なものになった。
VHS-C 陣営であった東芝、日立製作所も 8 mm ビデ

また、図 2.30 に示すようにアダプターを用いるこオを発売するようになった。

とで、広く普及していた VHS レコーダで再生できる

8 mm ビ デ オ は そ の 後 1989 年 に ハ イ バ ン ド 化 しようにした。2 時間の 8 mm に対し録画時間で大きくた Hi8、 さ ら に デ ジ タ ル 記 録 が 可 能 な Digital-8 へ劣る仕様が当初は疑問視されたが、一般家庭での撮影と進化するも、1995 年に登場したより小型の DVC

ニーズの実態は短時間であること、3 倍モード化で 1（Digital Video Casset）に次第に置き換わっていった。

時間録画を可能としたことで普及が始まった。その後

8 mm ビデオ用のテープは Hc 1500～1600 Oe のメ

ハイバンド仕様で高画質の S-VHS-C も発売された。

タル磁性体が用いられていたが、Hi 8 では蒸着テープも使用されるようになり、メタルテープ用と蒸着テー
プ用の二つのポジションが設定された。

2.6 放送局で活躍するデジタルビデオ
2.6.1

放送用ビデオのデジタル化と HD 対応

デジタル化による高画質化の検討も 1980 年代から
図2.30

VHS-Cとアダプター[25]

各社で進められた。アナログ記録ではダビング時に画質が劣化するため、特に編集作業を行う放送局にデジ

128

同じ 8 mm ビデオの開発を進めていた松下電器、日タル化のニーズが強かった。NHK と SMPTE が規格

立製作所も VHS-C の販売に踏み切ったが、これには化作業を進め D1 フォーマットが最初の規格として承VHS の普及があまりにも拡大していたという背景が認され 1987 年にソニーが VTR を商品化した。テーあった。VHS-C はカムコーダとして市場で一定の地

プ幅は 3/4 インチで磁性体は Hc 850 Oe の Co 被着酸位を得るようになった。

化鉄であった。D1 フォーマットは映像の輝度信号と国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March色信号を分離したコンポーネント信号でデジタル化しに非圧縮でハイビジョンを記録する D6 を開発したているため高転送レートで録画時間が短く、また放送が、高価であったため使用は一部に限られた。

局内で使用される輝度と色信号を複合したコンポジッ

ソニーはデジタルβカムのハイビジョン版として図ト信号への変換も必要になるため主に番組制作で使用

2.33 に示す 1/7 圧縮の HDCAM を 1997 年に、さらにされた。

2003 年には 1/2.3 圧縮でより高品位の HDCAM SR を

コンポジット信号をデジタル化した D2 が 1988 年に規格化されソニーと AMPEX が VTR を開発した。

導入した。HDCAM はハイビジョン用としてはもっとも普及したシステムとなった。

テ ー プ 幅 は D1 と 同 じ 3/4 イ ン チ だ が 磁 性 体 は Hc
1500 Oe のメタル磁性体を使用、放送用としては初めてアジマス記録が採用され高密度化が図られた。これにより録画時間も最大 200 分と約 3 倍と長くなった。
この頃から新規の放送用 VTR のテープにはメタル磁性体が用いられるようになった。
1/2 インチ幅テープのデジタル VTR は、NHK と松
下電器により開発された D3 が SMPTE 規格として承認され 1991 年に発売された。バルセロナ五輪の公式
記録用となり主に NHK の番組制作や番組送り出しに使用された。D3 をベースにコンポーネント信号記録

図 2.33HDCAM のレコーダ、カムコーダとテープ [27] [28]の D5 も開発された。図 2.32 にこれらテープの外観を示した。なお、これらは映像信号をそのまま記録する

これらデジタル＆ハイビジョン記録の放送用ビデオのテープには 1990 年代に著しく進歩したメタル磁

非圧縮方式である。

性体が用いられ、ソニーだけでなくテープ専業メー
カも開発生産を行った。1985 年のソニーのアナログ
記録のβカム SP の面記録密度 9 Mbpsi（最短記録波D2 (Sカセット）
図2.32

D3

D5

非圧縮方式の放送用デジタルビデオテープ

長の 1/2 を 1 ビットに換算）に対し、1997 年のハイビジョンデジタル記録の HDCAM の面記録密度は132 Mbpsi でこの間に約 15 倍の高密度化を実現している。メディア技術では、メタル磁性体の Hc を約 1.5

高能率符号化方式を用い画質劣化がほとんどない
圧縮記録方式で、コンポーネント信号を 1/2 圧縮し倍高くするとともに粒子体積では約 1/10 に微粒子化したことが高密度化に大きく寄与している。

たデジタルβカムがソニーから 1993 年に発売された。

AMPEX 方式から始まった放送用ビデオの長い歴

その後ソニーは MPEG2 圧縮を採用したβカム SX を史の中で、主流は U マチック、1 インチ C タイプ、β1996 年に MPEG-IMX を 2000 年に導入した。

カム（SP）、デジタルβカム、HD-CAM とソニーの放送のハイビジョン化は日本独自のアナログ方式でシステムであった。βカムシリーズは、デジタル化、NHK 中心に進められた。1985 年の筑波科学博で１

ハイビジョン化、あるいは酸化鉄からメタルへの磁性

インチ C フォーマットをベースにソニーが開発した体の変更に際しても、常に再生互換を確保し放送局のVTR を用いたハイビジョンシステムが出品された。

過去の映像資産の活用を可能にしてきた。カセットサ

1989 年には NHK と松下電器、日立製作所が開発した

イズは同じだが区別しやすいように色分けするなど工UNIHI 規格の VTR が登場し 1990 年代の NHK のハ

夫がなされている。その長い歴史の中で、ある意味でイビジョン番組制作に使用されたが、ハイビションの

保守的な放送局の信頼をソニーは勝ち取ることができデジタル化に伴い使用されなくなった。

た。1982 年のアナログ放送用ビデオに始まるβカムシ

ハイビジョンのデジタル録画では D5 フォーマット

リーズは、20 年間で全世界に 20 億巻出荷された [29] 。

に圧縮記録を行うことでハイビジョン記録を可能にしソニーは 1995 年にデジタルβカムのメタルテープ技 術

た HD-D5 が 1996 年に松下電器より発売され、NHKで 2 度目のエミー賞の技術賞を受賞している。

の番組制作や送り出しのマスターVTR として使用された。

放送用 VTR およびテープは現在も放送局で使用さ東芝とドイツの BTS は D2 フォーマットをベース

れるも新規開発は 2000 年半ばで終了した。これはデ磁気テープ技術の系統化調査報告129ジタル化が完了するとともに、放送局内で取材やノンリニア編集に HDD、光ディスク（XD-CAM）、フラッ
シュメモリ（P2）が、映像アーカイブには LTO など
大容量化が進むコンピュータ用テープが使用されるようになったためである。
2.6.2

家庭用ビデオのデジタル化と放送用への展開

図 2.35

DVC-pro テープ（L カセット、M カセット）

家庭用の映像デジタル記録は 1995 年に発売された
DVC（Digital Video Cassette）に始まる。1994 年に基本に日本ビクターが 1995 年に規格発表し、1999 年

家庭用のデジタルビデオ規格として発表された DVから日本ビクター、松下電器、日立製作所が VTR を

規格に基づくテープである。テープ幅は 1/4 インチで発売した。テープは S-VHS をベースにさらに高 Hc

テープは蒸着テープが使用された。カムコーダ用でサ化し特性を改善したものであった。D-VHS はアナロ

イズの小さい DVmini と据置用の標準 DV があった

グ映像のデジタル録画だけでなく、2000 年に始まっが普及したのは前者であった。家庭用のカムコーダとた BS ハイビジョンデジタル放送の録画が可能な当時

して 1990 年代に普及した 8 mm ビデオに対し DVC

唯一のシステムであった。しかし、普及は僅かで Blu-ray

はより小型で高画質であったため、2000 年頃からカが台頭し始めた 2000 年代後半に販売も終了した。

ムコーダは DVC にシフトするようになった。図 2.34

家庭用 VTR の歴史は磁気テープシステムの高密度はソニーの最初の家庭用デジタルビデオカメラ DCR-化による高画質化＆小型化の歴史でもあった。図 2.36

VX1000 で国立科学博物館の未来技術遺産として登録に各カセットの大きさの比較を行った。サイズが小さされている（登録 No.00164）。なお、2001 年にはカセッ

くなっただけでなく映像の品位も格段に向上した。

ト容積が DVC の 30% の超小型カムコーダ MICROMV2000 年代後半になると映像はハイビジョン化が進がソニーから発売されたが独自規格であまり普及はしみ、カムコーダも記 録はテープから光ディスク、 小 型

なかった。

HDD を経てフラッシュメモリにシフトしていくことになる。

VHS

図2.34 ソニー デジタルビデオカメラDCR-VX1000とDVテープ [30]

据置型の標準 DV はテレビ放送が当時まだアナロ
グでハイビジョンも普及していなかったため、家庭用

図 2.36βmax

8mm

DVC MICROMV

家庭用ビデオ カセットサイズの小型化

2.7 コンピュータ時代を支えるデータテープ

としては明らかなオーバースペックであり一部の業務用に使用は限られた。しかし、同規格は放送用とし電子計算機用の記録装置の始まりて展開され、松下電器が 1996 年に DVC-PRO、2000

コンピュータ（当時日本では電子計算機と呼ばれた）

年にはハイビジョンに対応の DVC-PRO HD を発売、の研究は 1940 年代から始まり、1951 年に UNIVAC

図 2.35 に示したテープは薄層メタル技術を用い富士が最初の商用コンピュータである UNIVAC1 を発売

写真フイルムが開発した。また、ソニーは同年に蒸着した。その記憶装置としてそれまでのパンチカード方

テープを用いた DVCAM を発売した。

式を金属テープに置き換えたのがテープストレージの家庭用のバイビションデジタル記録を可能にしたシステムとして D-VHS がある。VHS フォーマットを

130

2.7.1

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

始まりである。
その後のコンピュータ分野をリードすることになるアイビーエム（IBM）が商用コンピュータ IBM701 をのとして DLT、LTO がある。

発売したのは 1953 年であった。それに接続する補助

ローエンドはパーソナルコンピュータの普及によ記憶装置として発売されたのが図 2.37 の磁気テープ

り小規模なデータの保存を行うもので 1990 年代から

システム IBM726 であった。テープは 3M が開発し磁需要が拡大してきた。代表的なものとして QIC、D8、性体はγ酸化鉄が用いられた。テープは幅 1/2 インチ

DDS がある。

で線記録密度は 100 bpi、トラック数 7 でありこの面

磁気テープの歴史の中で常に競合となったハード

記録密度は 1.4 kbpsi で転送レートは 7.5 kbps であっディスク（HDD）は 1950 年代半ばにすでに登場するた。これは処理能力としては当時のパンチカードに対も、1970 年代までは記録層は磁気テープと同じ酸化し 50 倍であり記憶装置は磁気テープに置き換わて鉄を塗布したもので使われ方は限定的であった。しかいった。IBM726 以降、容量の増加が進むとともに、し、1980 年代に入り HDD の記録層は現在のような薄書き込みされたデータを直後に再生して確認するデュ膜型に移行し技術は急速に進歩することになった。コ

アルギャップヘッド、高強度の PET ベースフイルム

ンピュータの扱うデータ量が増えるとともにデータ処の採用、誤り訂正機能の強化などによりコンピュータ

理のアクセス性が重視されるオンラインは HDD が主用としての信頼性を高めていった。

役になり、磁気テープはバックアップ、アーカイブ、
リムーバブル用途にシフトしていくことになった。
2.7.2

企業で活躍する大容量ハイエンド

メインフレームと呼ばれるハイエンドは、IBM726に 始 ま る IBM 社 の コ ン ピ ュ ー タ 用 記 憶 装 置 が 事
実 上 の 標 準 と な っ て い っ た。20 年 後 の 1973 年 のIBM3420-8 の面記録密度は 112.5 kbpsi で IBM726 の
80 倍、転送速度は 1250 kbps で 167 倍とコンピュー
タ用テープは着実に進歩を遂げていった。
当時のコンピュータ用テープは米国の 3M 製で占められていたが、1965 年には富士写真フイルムが「メ
図 2.37

IBM726

磁気テープ装置[31]

モリーテープ」と呼ばれる国産初のコンピュータ用テープを市場導入、国内メーカのテープが次第に市場それから現在に至るまでのコンピュータの進歩は著に浸透していくようになった。同社の開発担当者によ

しく、データ量も膨大となりコンピュータ用磁気テー

ると、デジタル記録であるためドロップアウトとなる

プも大きく進歩した。2018 年発売の最新の IBM の欠陥の除去、多トラックのリニア記録でデータの読み3592-G6（第 6 世代）の面記録密度は 11.8 Gbpsi、転取りの位置決め精度を保つためのテープエッジ品質の送レートは 3.2 Gbps であり、65 年で記録密度は 830確保に注力したとのことである。

万倍高く、転送レートは 43 万倍速くなったことになる。

1974 年に IBM 社は初めてのテープとディスクのハコンピュータ用の磁気テープは各々の時代におけるイブリッド製品である IBM3850 を発売、MSS（Mass

対象ユーザ、相対的な容量の大きさなどから、①ハイ

Storage System）と呼ばれた最初の製品であった。

エンド、②ミッドレンジ、③ローエンドの 3 つに分類

図 2.38 に 示 す よ う に シ リ ン ダ 状 の 容 量 100 MB のされる。

カートリッジを 7000 個格納できるテープオートメー

ハイエンドはメインフレームやエンタープライズ

ションでありディスクをキャッシュとして扱った。

とも呼ばれ、企業や公的機関などで使用される大型

カートリッジに内包されたテープは幅 68.6 mm の幅コンピュータ用で扱うデータ量が大きい。高い信頼

広でドラムに巻き付けられていて記録再生は回転ヘッ性とセキュリティの確保、充実した保守サービス体ドで行う斬新な設計であった。位置決めのサーボ信号制などに特徴がある。代表的なものとして IBM3480、も予め記録されていた。人手を必要とするテープの不IBM3592 がある。

便性の解消とディスクのランダムアクセス性を併せもミッドレンジはオフィスコンピュータ、ミニコン

つ画期的なシステムであった。技術的に未完成な部分

ピュータなど中規模のデータを扱うシステム用でがあり市場ニーズからみても時期尚早かつ高価であっ1980 年代後半から需要が拡大してきた。代表的なもたため普及はしなかったが、これはディスク上でテー

磁気テープ技術の系統化調査報告131

IBM3480 のシングルリールカートリッジは図 2.40の構造をもち、テープをドライブ内で巻き込むことでカートリッジの小型化が図られた。その後の多くのコンピュータ用テープがこの構造を採用した。

図2.38

IBM3850カートリッジ [32]と格納システム [33]

プライブラリーを仮想的に扱う現在のバーチャルテー
プストレージの原型と見ることができる。
HDD の進歩により磁気テープはバックアップやアーカイブに用いられるようになると、それまでの

図 2.40IBM3480 のシングルリールカートリッジ構造

データブロック毎に記録再生する Start-stop モード

IBM3480 は体積あたりの容量は当時の HDD よりと異なり連続的に記録や再生を行うストリーミングも大きく低コストであり、大容量のストレージとしモードの IBM8809 が 1979 年に発売された。

て市場は再び拡大した。1991 年には容量 800 MB の1984 年に発売された IBM3480 は、①半導体技術を

3490E が、1998 年に 40 GB の IBM 3590E が発売され用いた薄膜記録ヘッド、②磁気抵抗効果を用いた MR

大容量化が進んだ。しかし、1990 年代後半の HDD は

再生ヘッド、③シングルリールのカートリッジ、④高

それをはるかに上回る勢いで急速に大容量化し、バッ

Hc 二酸化クロムテープなど多くの技術を用いた革新

クアップ用途含めテープ市場は浸食されるようになっ的なテープストレージであった。

た。
2000 年 代 に 入 り IBM 社 は 2003 年 に 容 量 300 GBの IBM3592 を 発 売、IBM3592-G3（ 第 3 世 代 ） か ら
GMR ヘッドを搭載し初めて容量 1 TB を達成した。
表 2.1 に IBM3592 の仕様の進歩を示した。テープの主たる市場はアーカイブやバックアップであり、市場の競合である HDD に対し常にバイト単価で優位性を保ち続けるよう大容量化が進んでいる。
IBM3592 のテープは G3 までは薄層メタル構成を

図2.39

IBM3480カートリッジとオープンリールの比較 [34]表 2.1

これにより記録密度が大幅に向上し図 2.39 に示す
ように、それまでの 10.5 インチ径のオープンリールに記録した 200 MB のデータが 1/2 インチシングル
リールカートリッジに収まるようになった。さらにこれを活用するテープオートメーションシステムも登場し利便性も高まった。

132

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

IBM3592 システムの大容量化
G1

G2

G3

G4

G5

G6

発売（年）

2003

2005

2008

2011

2014

2018

容量(TB)

0.3

0.7

1

4

10

20

転送速度(MB/s)

40

100

160

250

360

400

線記録密度(kbpi)

282

282

321

500

510

555

トラック数(本）

512

896

1152

2560

5120

8704

磁性体

メタル

Baフェライト用いて富士フイルムが開発、G4 以降は磁性体に Ba
フェライトを用いることで最新の IBM3592-G6 では

2.7.3

データテープの主役ミッドレンジ

オフィスコンピュータなど中規模データの保存用として用いられる磁気テープシステムはミッドレンジと

20 TB の大容量を達成している。
StorageTek はヘリカル方式の放送用ビデオシステ

呼ばれている。

ム D3 をベースにデータ用に改良した容量 50 GB の米国のコンピュータメーカ DEC（Digital Equipment「Redwood」 を 1995 年 に 発 売、2000 年 代 に 入 り

Corporation）は 1984 年に同社のワークステーショ

T9840、T9940 などリニア方式のシステムを市場導入

ンの記憶装置として容量 94 MB の TK50 を、1989 年した。StorageTek のテープシステム事業は買収によに容量 2.6 GB の TK85 を発売しミッドレンジ分野のり 2005 年に Sun Microsystems に、さらに 2009 年に市場を拡大した。TK85 はその後 DLT260 と呼ばれは Oracle に移りハイエンドで IBM と競合するシステ

1990 年代後半のミッドレンジ分野を席捲する DLT

ム と な っ た。 表 2.2 に 示 す よ う に 2006 年 に 容 量（Digital Linear Tape）の最初のシステムとなった。

500 GB の T10000 を発売、2013 年には容量 8.5 TB の1994 年に DEC のテープ事業はクァンタム（Quantum）

T10000D を 発 売 し IBM3592 と 市 場 を 二 分 し た。

に買収され同社はすぐに DLT4000 を発表した。容量はT10000 のテープのタイプ B までは薄層メタルテープ

20 GB と当時トップクラスの大きさでミッドレンジの市場にが用いられ Imation と富士フイルムが供給したが、タおいてシェアを伸ばした。その後 DLT は表 2.3 に示すよ

イプ C からは富士フイルムの Ba フェライトテープをうに大容量化が進んだ。DLT4000 用のテープ DLT Ⅳ

用いることで IBM3592 同様に大容量化を実現した。

は富 士フイルムの薄 層メタル技 術を用いた最 初のコン

表 2.2

ピュータ用テープであった。S-DLT ではトラッキングのT10000 システムの大容量化ためのサーボ信号に一般的な磁気サーボ方式ではなくT10000

T10000B

T10000C

T10000D

発売（年）

2006

2008

2011

2013

容量(TB)

0.5

1

5

8.5

転送速度(MB/s)

120

120

252

252

トラック数(本）

768

1152

3584

4608

メタル

磁性体

テープ裏面に位置決めのためのピットを形成し光ヘッドで読み取る光サーボ方式を採用している。
表 2.3

Baフェライト

図 2.41 に 示 し た IBM3592、T10000 は 図 2.42 の よ
うなオートメーションのテープライブラリーシステム

TK85

DLT システムの大容量化
S-DLT

S-DLT2DLT-S4

発売（年）

1989

1994

1999

2001

2003

2006

容量(GB)

2.6

20

40

110

300

800

転送速度(MB/s)

1.1

1.5

6

11

36

60

トラック数(本）

48

128

208

448

640

1280

磁性体

DLT4000 DLT8000

メタルの形で主に使用されている。
図 2.43 の AIT（Advanced Intelligent Tape）はIBM3592

Oracle T10000

1996 年にソニーが開発したシステムでテープ幅は8 mm の蒸着テープである。カートリッジは従来の 2リールタイプでドライブはヘリカル方式である。
AIT は デ ー タ の 位 置 情 報 や 使 用 履 歴 を 記 録 する
2 KB のメモリ（EEPROM）によりデータを高速で検索する MIC（Memory In Cartridge）を内蔵している。

図2.41 ハイエンドシステムのドライブとカートリッジ

AIT は表 2.4 に示すよう大容量化、データ圧縮により

図2.42 テープライブラリーシステム

図2.43 ソニーのAITドライブとテープ [35]

磁気テープ技術の系統化調査報告133

表 2.4
AIT-1

ライトが用いられている。

AIT システムの大容量化
AIT-2

AIT-3

AIT-4

AIT-5 SAIT-1 SAIT-2

8mm

テープ幅

LTO はオープン規格でありドライブもテープも数

1/2インチ社が参入、技術と価格の競争によりテープ市場拡大に

容量(GB)

25

50

100

200

400

500

800

貢献したシステムであるが、IBM、HP、Quantum の転送速度(MB/s)

3.4

6

12

24

24

30

45

3 社が TPC（Technology Provider Companies）とし

磁性体

Co蒸着

てライセンスを握る米国企業主導の事業モデルである。 特 に Quantum は DEC を 買 収 し DLT を、LTO

容量は最大 2.6 倍とすることができた。磁性膜は Co 蒸着

優勢と見るや Seagate のテープ部門を買収し LTO ので S-AIT ではテープ幅を 1/2 インチに広くした。

TPC になるなど行動はしたたかであった。テープ

ミッドレンジ市場は 1990 年代後半に急速に拡大

メーカは富士フィルム、ソニー、マクセル、TDK、したが DLT、AIT ともシステムは１社による独占

Imation の 5 社が生産していたが、2019 年の時点ではで あ っ た た め、ミッドレンジ業界共通のオ ー プ ン

富士フイルム、ソニーの 2 社のみである。

フォーマットを確立しようという動きが起こった。2000
年に IBM、ヒューレットパッカード（HP）、Seagate（現Quantum） が 共 同 で オ ー プ ン 規 格 の LTO（Linear
Tape-Open）を策定した。表 2.5 に示すように容量100 MB から始まった LTO はその後大容量化が着実に進みシェアを拡大、2000 年代末までに DLT に取って代わりミッドレンジ市場を制するようになった。

図2.44

LTO7のテープとドライブ

LTO では一部の例外を除き 2 世代前の再生と 1 世代前の記録の下位互換性を保証することで、データ保

小規模、個人向けのローエンド

管や活用の利便性を確保している。容量は圧縮するこ

ワークステーション、さらにパーソナルコンピューとで 2～2.5 倍にすることができる。また AIT の MIC

タの世界でも小規模データのバックアップやアーカイと同様な機能を果たす CM（Cartridge Memory）をブ目的に磁気テープが使われるようになり、多種多様

搭載、LTO-3 からは WORM（ W r i t e O n c e R e a d

なシステムが登場した。

Many）機能を、LTO-5 からは LTFS（Linear Tape1970 年代に入ると Philips のコンパクトカセットを

File System）を導入し利便性を高めている。WORM

データ記録用に改良したデジタルカセットが小規模

はデータの改竄や消去を防止しセキュリティ強化やコ

データのコンピュータの入出力装置、ファイル装置とンプライアンス対応に有用である。LTFS はデータとして用いられ標準化も行われた。しかし、1970 年代

メタデータをテープの 2 つのパーティションに別々に半ばのフロッピーディスクの登場で使用されなくなった。

記録、ディレクトリ構造をもたせることでユーザから

1972 年に 3M とタンベルグ（Tandberg）は図 2.45

みて見かけ上 HDD や USB メモリと同様な操作を可の 容 量 20 MB の QIC（Quarter Inch Cartridge） を能にしたものである。

発売、プログラムローダ、ワークステーションの標準

LTO テープには G5 までは薄層メタルテープが使バックアップ用とし使われた。QIC はその後 1.35 GB

用されていたが、G6 では磁性体として Ba フェライまで大容量化が進んだ。より小型の QIC ミニカート

トとメタルの両方が、図 2.44 の LTO-7 では Ba フェ

リッジはパソコンの 3.5 インチベイに収まるサイズで

表 2.5

LTO システムの大容量化

G1

G2

G3

G4

G5

G6

G7

G8

発売（年）

2000

2002

2005

2007

2010

2012

2015

2017

容量(TB)

0.1

0.2

0.4

0.8

1.5

2.5

6

12

転送速度(MB/s)

20

40

80

120

140

160

300

360

線記録密度(Gbpi）

124

188

250

328

368

385

485

524

トラック数（本）

384

512

704

896

1280

2176

3584

6656

チャネル数（個）

8

8

16

16

16

16

32

32

メタル

磁性体

134

2.7.4

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

ﾒﾀﾙ/Baﾌｪﾗｲﾄ

Baフェライト[4]  ソニーHP
https://www.sony.co.jp/SonyInfo/Corporate
Info/History/SonyHistory/1-02.html
https://www.sony.jp/products/Professional/
ProMedia/tec/tec0104_contents.html（閲覧 201910-01）[5]  西川正明：磁気記録の理論、朝倉書店、1991[6]   https://kotobank.jp/word/ コンパクトカセット
図2.45-506542（閲覧 2019-10-01）

QICカートリッジの内部構造 [36][7]   澤村信：カセットテープ . コンプリートブック，ネコパブ
リッシング、2017（HF の写真は「懐かしのカセット

120 MB の記録が可能であった。
1980 年代後半になると、Exabyte から家庭用 8 mm
ビデオをもとにしたデータテープ（通称 D8）が発売された。2.5～7 GB と当時としては大容量で普及し た。1996 年 に は 20 GB の mammoth、1999 年 に はテープ博物館」 からの提供）[8]   澤村信：カセットテープ . コンプリートブック，ネコパブ
リッシング、2017[9]  カセットテープ時 代 2018，シーディージャーナル，2018

60 GB 容量の mammoth2 が発売された。
1989 年 に ソ ニ ー と HP が、 音 声 用 に 開 発 さ れ た[10] Wikipedia 

3.8 mm 幅 の DAT テ ー プ を デ ー タ 用 に 用 い る DDS

https://ja.wikipedia.org/wiki/8トラック（ 閲 覧（Digital Data Storage）規格を発表、最初の DDS-1

2019-10-01）の容量は 2 GB で圧縮時 4 GB の記録が行うことがで[11] Wikipedia

きた。その後 DDS は表 2.6 に示すように大容量化がhttps://commons.wikimedia.org/wiki/File:Dat_

進み、ローエンドで最も普及したシステムとなった。

cartridge.jpg（閲覧 2020-02-05）[12] Wikipedia

表 2.6

https://en.wikipedia.org/wiki/Ampex（閲覧 2019-

DDS システムの大容量化

DDS1

DDS2

DDS3

DDS4

DAT72 DAT160 DAT320

1989

1993

1996

1999

2003

発売（年）

2007

3.8mm

テープ幅

2009
8mm

容量(GB)

2

4

12

20

36

80

160

転送速度(MB/s)

20

40

80

120

140

160

300

10-01）[13] Wikipedia
https://en.wikipedia.org/wiki/Quadruplex_videotape（閲覧 2019-10-01）[14] 川村俊明：国立科学博物館 技術の系統化調査報

DDS-2 からベースフイルムは高強度のアラミドを用い、DDS-3 から信号処理 PRML を採用するなど、記録密度を高める先端の技術が導入された。第 6 世

告第１集「VTR 産業技術史の考察と現存資料の状況」、2001[15] Wikipedia

代に相当する 2007 年の DAT 160 よりテープの幅がhttps://en.wikipedia.org/wiki/U-matic（閲覧 2019-

3.8 mm か ら 8 mm と な っ た が DAT320 が 最 終 製 品

10-01）となった。DDS のテープは単層または薄層のメタル[16] ソニーHP

テープが用いられた。

https://www.sony.co.jp/SonyInfo/Corporate
Info/History/SonyHistory/2-03.html

参考・引用文献[1]  Wikipedia
https://ja.wikipedia.org/wiki/ 鋼線式磁気録音機（閲覧 2019-10-01）[2]  Wikipedia
https://commons.wikimedia.org/wiki/File:AEG_
Magnetophon_K4_1939.jpg（閲覧 2019-10-01）[3]  http://sts.kahaku.go.jp/material/2014pdf/no152.
pdf（閲覧 2019-10-01）（閲覧 2019-10-01）[17] ソニー提供[18] 国立科学博物館 未来技術遺産
http://sts.kahaku.go.jp/material/2009pdf/no38.
pdf（閲覧 2019-10-01）[19] 国立科学博物館 未来技術遺産
http://sts.kahaku.go.jp/material/imgs/no20.pdf（閲覧 2019-10-01）[20] 高尾正敏：ビデオレコーディングの話、裳華房、

磁気テープ技術の系統化調査報告135https://www.sony.jp/products/Professional/

1989[21] 菅谷汎：「VHS がなぜ世界を制覇したか」、J.IEE

2020-01-17）

JAPAN, Vol.115, No.3[30] 国立科学博物館[22] Wikipedia

未来技術遺産https://ja.wikipedia.org/wiki/ ベータマックス（閲http://sts.kahaku.go.jp/material/2014pdf/no164.

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pdf（閲覧 2019-10-01）[23] 国立科学博物館 未来技術遺産[31] IBM の HP

http://sts.kahaku.go.jp/material/2014pdf/no161.

https://www.ibm.com/ibm/history/exhibits/

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未来技術遺産[32] Wikimedia

http://sts.kahaku.go.jp/material/2014pdf/no169.

https://commons.wikimedia.org/wiki/

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File:IBM_3850_MSS_Cartridge_open.01.jpg[25] Wikipedia（閲覧 2019-10-01）

https://ja.wikipedia.org/wiki/VHS-C[33] IBM の HP
https://www.ibm.com/ibm/history/exhibits/（閲覧 2019-10-01）

tucson/tucson_products.html（閲覧 2019-10-01）[26] ソニーHP
https://www.sony.co.jp/SonyInfo/Corporate[34] IBM の HP

Info/History/SonyHistory/2-03.html

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storage/storage_3480.html（閲覧 2019-10-01）[35] ソニーHP[27] ソニーHP
https://www.sony.jp/pro/products/HDW-1800/

https://www.sony.co.jp/SonyInfo/News/https://www.sony.jp/pro/products/HDW-790/

Press_Archive/199805/98-042/?_ga=（閲覧 2019-10-01）

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136

ProMedia/oth/2million/2million.html（閲覧日

Cartridge（閲覧 2019-10-01）

Vol.29 2020. March

3｜メディア技術からみた磁気テープの進歩

る。その値は残留磁化 Mr（Residual Magnetization）

3.1 磁気記録のしくみ

または残留磁束密度 Br で表される。一方、磁気ヘッドのコアは軟磁性体で、傾き B/H で表される磁化の磁気記録は電磁変換の物理現象を利用するものであ

しやすさの特性である透磁率μが高く、小さな外部磁る。図 3.1 に示すようにリング状のコアとなる磁性材

界で内部に大きな磁束を発生させることができる。ま料にコイルを巻いた磁気ヘッドに信号電流を流し、電た Hc が非常に小さく容易に磁化反転するため、磁界磁誘導によってコア内に磁束を発生させ、コアの隙間に対する磁束の追従性が良い。これは磁気ヘッドとし（ギャップ）からの漏れ磁界で磁気テープ中の磁性体て必要な基本的な性質である。

を磁化し信号を記録する。再生時は逆に磁気テープの記録磁化から発生する磁界をヘッドギャップ部で検知し、コイルを通る磁束の時間変化を信号電圧に変換し
ている。

図3.2

強磁性体のヒステリシス曲線 [2]磁気テープのヒステリシス曲線が囲む領域の面積は
磁気エネルギー積とも呼ばれ、大きいほど高い性能を実現しやすい。一般的に縦軸の最大値である Bm が大きいと特に低周波数（長ビット、長波長）の信号の
図3.1

磁気記録のしくみ[1]

出力が高くなり、横軸との交点である Hc が高いと高周波数（短ビット、短波長）の信号の出力が高くなる。

磁気記録に用いられる磁性材料は大きな磁性をもつ

これを Hc の高いテープ A と Bm の高いテープ B をことができる強磁性体であり、強磁性体は硬磁性体、比較した図 3.3 で説明する。磁化の反転間隔が十分に軟磁性体に分類される。

広い長波長の記録では磁化を弱める作用である減磁界

磁性材料の特徴を示す基本特性として、飽和磁化 Msがほとんど発生しないため、記録として残る Br は B（Saturation Magnetization）、抗磁力 Hc（Coersivity）

軸との交点となり Bm の高いテープ B が大きくなる。

がある。Ms は材料に外部から磁界をかけたときに現反転間隔が短い短波長の記録では記録とは逆方向の減れる磁極がもつ最大の磁化で ｢磁化の大きさ｣ を示す。

磁界が発生するため、減磁動作ラインと呼ばれる線と磁化の最大の大きさは磁極から発生する磁束密度を示
す記号である B を用い Bm（または Bs）で表す場合もある。Hc は磁化した磁性材料に外部から磁化とは逆方向に磁界をかけたときに材料の磁化が反転する磁界の大きさで ｢磁化の強さ｣ に相当する。
図 3.2 は磁界 H に対する磁束密度 B の変化を示す
履歴（ヒステリシス）曲線と呼ばれるもので、磁性材料の特徴を示すものである。磁気テープに用いるのは硬磁性体で十分に磁化するには外部から一定の強さの磁界をかける必要があるが、一度磁化されると外部磁界を取り去っても一定の割合でその磁化を保持する性質をもつ。これは記録材料に必要な基本的な性質であ

図3.3 テープのヒステリシス曲線と残留磁化 [3]磁気テープ技術の系統化調査報告

137

の交点が記録として残る Br となり Hc の高いテープ
A が大きくなる。減磁動作ラインの傾きは波長が短くなるほど小さくなり Br は小さくなる。
一方、ヘッド材質は縦軸の Bm（Bs）が大きいほどヘッドギャップからの漏れ磁界が大きくなり記録能力が高くなる。

が高くなる。

入力が 0 と 1 の不連続なデジタル信号では理想的にテープに実際に記録する信号は様々な周波数成分

は磁化反転も不連続となり再生波形はパルス状になる。

をもつが、単周波数で連続的な正弦波のアナログ信号
もつが、単周波数で連続的な正弦波のアナログ信号の

しかし、急峻な磁化反転では減磁界が発生し反転の遷の場合、出力（再生電圧）の時間変化は以下のように場合、出力（再生電圧）の時間変化は以下のように周移領域を押し広げるため再生パルスも一定の幅をもつ

周波数に比例した関数になる。これは出力が磁束の時波数に比例した関数になる。これは出力が磁束の時間ことになる。有限の長さをもつ再生ヘッドのギャップ

間変化である微分値に比例するからである。
変化である微分値に比例するからである。

間隔やメディアとヘッド間のスペースも再生パルスのテープに実際に記録する信号は様々な周波数成分を

図3.4

磁気記録の周波数特性 [4]幅を広げる要因となる。これらの結果として、孤立反出力(t) ∝ 周波数 × sin�2π × 周波数 × t�

従って周波数が高く波長が短い信号ほど出力が高く
従って周波数が高く波長が短い信号ほど出力が高転波と呼ばれるデジタル記録の基本波の再生信号は図
信号のパターンと記録磁化のパターンを微粒子の磁性体で現像し可視化した図を示した。
3.6 で示すような波形と式で表される。PW50 はピーク
入力が0 と 1 の不連続なデジタル信号では理想的に半値幅と呼ばれ、狭いほど信号の分離が良くなるためは磁化反転も不連続となり再生波形はパルス状にななることになるが、短波長では様々の損失が発生する
デジタル記録において重要な特性である。
くなることになるが、短波長では様々の損失が発生する。しかし、急峻な磁化反転では減磁界が発生し反転ため実際は図 3.43.4のよのような周波数特性を示すように
うな周波数特性を示すようになる。
るため実際は図
磁気記録の信号は連続的に変化するアナログ信号となる。

不連続に変化するデジタル信号がある。図 3.5 に記録

エピソード 3の遷移領域を押し広げるため再生パルスも一定の幅をもつことになる。有限の長さをもつ再生ヘッドの電気は主役で磁気は脇役？

1

電磁気学という学問があるように電気と磁気は表裏一体の関係にあり、電気があるところに磁気がある
出力(x) =
2

1 + �1 + (2x/PW50)�
と言ってよい。本報告では磁界のエルステッド（Oe）など磁気の分野で今も慣例的に用いられている
cgs
系の磁気単位を用いているが、磁界を国際単位である SI 系で示すとアンペア／メータ（A/m）となる。こ

図 3.6 デジタル信号の孤立反転波形
れは高校で物理を習った人なら知っている右ねじの法則、アンペアの法則、すなわち電流の周囲にはその方向に対し右回転の磁界が発生、その磁界を円周方向に距離で積分すると電流になるという電磁気学の法則から来ている。電気と磁気は物理の世界では等価と言ってもよいが、磁気は電気に比べ私たちの生活に
アナログとデジタルの記録再生の理論は異なるが、あまり利用されていないという印象があるのではないだろうか。
記録密度を高めるとアナログ再生の正弦波も急峻にな
図 3.4 磁気記録の周波数特性[4]電気がないと現代社会そのものが成り立たないことは無論、今日の社会の発展そのものがなかったと言り、デジタルの孤立反転の再生波形の間隔は狭くなりえよう。電気エネルギーは様々なエネルギーに変換できそれが私たちの生活を豊かにしている。例えば、磁気記録の信号は連続的に変化するアナログ信号
隣接する波形が重なり合うようになるため、高密度記
光エネルギーに変換して照明に、運動エネルギーに変換し電車やEV に、熱エネルギーに変換し暖房機やと不連続に変化するデジタル信号がある。図3.5 に記録の領域では類似の挙動を示すようになる。

ホットプレートに、化学エネルギーに変換し電気分解に、など数え上げるときりがなくその恩恵を私たち
録信号のパターンと記録磁化のパターンを微粒子の磁は直接感じることができる。これに比較し磁気は一般の人たちにとって馴染みが薄い。まず思い浮かぶの性体で現像し可視化した図を示した。

は磁石だが、直接目にする日常の製品ではマグネットクリップやステッカー、磁気ネックレス、コンパス

3.2 テープ上の記録パターン

くらいであろう。もう少し範囲を広めてもカード（茶色のストライプ）や切符（茶色の裏面部分）、そして
磁気テープといったところであろう。

磁気テープでは磁性層上に定められたパターンで各しかし、磁気は生活の隠れた部分では重要な役割を果たしている。発電機など回転するモータ類、IH

種信号が記録されるが、そのパターンは各システムにヒータや電子レンジなど家電製品、ステレオやヘッドフォンのスピーカ、MRI などの医療機器、など入力

よって異なる。記録される信号には、オーディオの音は電気エネルギーだがその機能を果たす途中段階で磁気エネルギーが大きな役割を果たしている。リニア

声信号、HiFi 信号、ビデオの輝度信号、カラー（クロモータカーも同様である。電気に比べると地味で目立たず磁気は脇役のイメージは拭えない。また磁気のマ）信号などのアナログ信号、デジタル信号、サーボ
生体への影響、地磁気と磁気嵐などミステリアスな部分も多い。磁気記録に携わった筆者としては磁気を信号、コントロール信号などがある。アナログ信号でもっと多くの分野で活用できるのではないかと感じているが、その中で磁気テープは磁気の恩恵を直接感じることができる数少ない製品であると言える。

はテープ上の個別のトラックに記録する場合と複数の信号を重畳（複合し一つの信号とする）し同じトラッ
クに記録する場合がある。

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国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

図 3.7 は代表的なテープ上の記録パターンを示す。
生産された磁気テープは位置決めを行うサーボ信号を予め記録する場合を除き、基本的には何も記録されてよって異なる。記録される信号には、オーディオの音
声信号、HiFi 信号、ビデオの輝度信号、カラー（クロマ）信号などのアナログ信号、デジタル信号、サーボ信号、コントロール信号などがある。アナログ信号
ではテープ上の個別のトラックに記録する場合と複数の信号を重畳（複合し一つの信号とする）し同じト
ラックに記録する場合がある。
図 3.7 は代表的なテープ上の記録パターンを示す。
生産された磁気テープは位置決めを行うサーボ信号を予め記録する場合を除き、基本的には何も記録されていないブランクテープである。そういう意味では生の磁気テープは真っ白なキャンバスのようなものであり、その上に記録信号という絵をどのように描くかはシステムの重要な設計要因である。
カセットテープは音声信号をテープ走行方向のト
ラックに固定ヘッドで記録するリニア方式でもっとも単純なパターンである。またトラック間にはヘッドの位置ずれによる信号の干渉を防ぐためガードバンドと
図3.5記録の磁気現像パターン [5]呼ばれる未記録部分を設けている。コンピュータ用テープも同様だが初期のテープのデータトラック数は７本に過ぎなかった。一方で近年のコンピュータ用
テープはマルチ固定ヘッドの技術で同じリニア記録で固定ヘッド リニア方式 （コンパクトカセット）
音声Ｌトラック

Ｂ面

音声Ｒトラック
音声Ｒトラック

Ａ面

音声Ｌトラック

マルチ固定ヘッド リニア方式 （LTO‐1））
サーボバンドデータバンド（96ト
トラ ッ ク ）図3.6 デジタル信号の孤立反転波形

5サ
サーボバンド4デ
データバンドギャップ間隔やメディアとヘッド間のスペースも再生
パルスの幅を広げる要因となる。これらの結果として、孤立反転波と呼ばれるデジタル記録の基本波の回転ヘッド トランスバース方式 （AMPEX方方式）
音声トラック

再生信号は図 3.6 で示すような波形となる。PW50 は映像トラック

ピーク半値幅と呼ばれ、狭いほど信号の分離が良くな

コントロールトラ ック

るためデジタル記録において重要な特性である。
アナログとデジタルの記録再生の理論は異なるが、回転ヘッド ヘリカル方式 ガードバンド有 （統一Ⅰ型）

記録密度を高めるとアナログ再生の正弦波も急峻にな

音声トラックり、デジタルの孤立反転の再生波形は重なり合うよう

映像トラックになるため、高密度記録の領域では類似の挙動を示す

コントロールトラ ック

ようになる。

回転ヘッド ヘリカル方式 ガードバンド無 （ＶＨＳ アジマス記録）
音声トラック

3.2 テープ上の記録パターン

映像トラックコントロールトラ ッ ク

磁気テープでは磁性層上に定められたパターンで各種信号が記録されるが、そのパターンは各システムに

図3.7

代表的な記録パターン

磁気テープ技術の系統化調査報告

139

な
などの工夫
は

は必ずしも
そ
その分トラ

そのため狭いトラック上を正確にヘッドが走行できる
よう位置決めのサーボ信号が記録されている。
回転ヘッドを用いることで映像信号の高速記録を可能にした AMPEX の初期の VTR の記録パターンは
テープ幅方向に記録するものであったが、その後の放送用の各システムはテープ斜め方向に記録するヘリカ

体積記録密度（バイト/cm3)

も最新の LTO-8 ではトラック数は 6656 本にも及ぶ。

記録密度
位
位時間あた
度

12倍/10年度は以下の

転転送速度(bル方式が主流となった。放送用はガードバンドを有し= 線記ていたが、同じヘリカル方式でも民生用の VHS、β
出荷年

マックス方式では隣接するトラックで記録方向に角度[6]記録容量速
図 3.8 コンピュータ用テープ 体積記録密度の推移[6]をつけトラック間の信号の干渉を低減するアジマス記
図3.8 コンピュータ用テープ 体積記録密度の推移 [6]
速くしない
図 3.8 コンピュータ用テープ 体積記録密度の推移の録を採用しガードバンドレスを実現している。これに

の線記録密
ト
トラック密
い

よって高密度化による小型化が実現、アジマス記録は放送用でも後に採用された。

い。同時に
送
送速度を高
数

このようにテープ上の記録パターンは多種多様であり、また各トラック幅や記録する信号のビット長や波数を増やす

長も異なるが、以下の 2 点が共通の課題である。

記録パターン設計の共通の課題
・記 録しにくいもっとも短いビット、波長の信号を如何に高い SN 比と分解能で記録、再生できるようにするか・狭くなる記録トラック上にヘッドを如何に正確にトレースさせ再生信号の品位低下を抑えるか

むろん各パターン特有に発生する課題がある場合は対処が必要になってくる。例えば、VHS の音声信号のトラックはテープ端部にあるため品質が不安定になりやすく、テープ裁断における端部形状の制御技術が重要であった。

3.3 記録密度の進歩と高速化

図 3.9
磁気テープ面記録密度の推移
図3.9
磁気テープ面記録密度の推移
図 3.9 磁気テープ面記録密度の推移
可能になった。

面記録密度は以下の式で表わされる。
面記録密度は以下の式で表わされる。
面記録密度は以下の式で表わされる。

図 3.10面記録密度(bpsi) = 線記録密度(bpi) × トラック密度(tpi)
図 3.10面記録密度(bpsi) = 線記録密度(bpi) × トラック密度(tpi)LT

LTO の転送線記録密度はデジタル記録において最短ビットのい
線記録密度はデジタル記録において最短ビットのいるが高密信号を走行方向 1 インチ当たり何個記録できるかであ傾
線記録密度はデジタル記録において最短ビットの信号を走行方向 1 インチ当たり何個記録できるかであ

信号を走行方向1 インチ当たり何個記録できるかであ傾向がある
り、トラック密度はテープ幅方向
1 インチあたりに何化り、トラック密度はテープ幅方向
1 インチあたりに何り、トラック密度はテープ幅方向
1 インチあたりに何化はその技本のトラックを書けるかである。信号が記録されたト
れ

図 3.8 はコンピュータ用磁気テープシステムが登場

本のトラックを書けるかである。信号が記録されたト

本のトラックを書けるかである。信号が記録されたト
れは単に短
ラック上をヘッドが正確に走行することをトラッキン
SN
ラック上をヘッドが正確に走行することをトラッキン
した以降の体積記録密度の進歩を示したものであり、ラック上をヘッドが正確に走行することをトラッキン
SN が低下す
グと言う。記録と再生でテープの幅方向の走行位置によグと言う。記録と再生でテープの幅方向の走行位置に60 年間に渡り 12 倍／10 年のほぼ一定の割合で増加

グと言う。記録と再生でテープの幅方向の走行位置による出力のずれがあると再生信号を損失するだけでなく、隣接するずれがあると再生信号を損失するだけでなく、隣接すしている。また図 3.9 は放送用、民生用を含めた 1975

ずれがあると再生信号を損失するだけでなく、隣接する磁化の損るトラックにかかると信号が干渉し合うクロストーク
年以降の面記録密度の推移である（アナログ記録シスるトラックにかかると信号が干渉し合うクロストーク
なるトラックにかかると信号が干渉し合うクロストークが発生し品位が大きく損なわれる。
テムでは最短記録波長の 1/2 を１ビットに換算してプが発生し品位が大きく損なわれる。

なるためでのが発生し品位が大きく損なわれる。
の向上が不
そのため多くの磁気テープシステムでは、データ信ロットした）。方式によっても異なるが、面記録密度
そのため多くの磁気テープシステムでは、データ信時

号とは別に位置補正を行うためのコントロール信号、は概ね 10 年で 10 倍程度の進歩を遂げてきた。体積記 そのため多くの磁気テープシステムでは、データ信時に記録再号とは別に位置補正を行うためのコントロール信号、ス

サーボ信号をテープ上に記録している。またデータ信
録密度の増加が面記録密度よりやや速いのは、テープ号とは別に位置補正を行うためのコントロール信号、ステム側のサーボ信号をテープ上に記録している。またデータ信す号も再生ヘッドで読み取る幅より広く記録する、トの薄手化の効果によるものである。記録密度を高める
サーボ信号をテープ上に記録している。またデータ信する高度な号も再生ヘッドで読み取る幅より広く記録する、トララック間にカードバンドと呼ばれる未記録領域を設けことでより大容量、高品位、小型のシステムの実現が号も再生ヘッドで読み取る幅より広く記録する、トラ

140

ック間にカードバンドと呼ばれる未記録領域を設ける
ック間にカードバンドと呼ばれる未記録領域を設ける
36

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March36

るなどの工夫をしている。従って、磁気テープの幅方
向は必ずしも全領域を記録に使っているわけではな

3.4 基本特性向上の技術要素

く、その分トラック密度は低くなる。
記録密度と同様に重要な特性である転送速度は、単磁気テープシステムの体積記録密度は概ね一定の速位時間あたり記録再生できるデータ量である。転送速度で進歩し 60 年で約 1000 万倍にもなった。しかし、度は以下の式で表わされる。

磁気テープは磁性体をバインダで均一に分散しベース
フイルム上に均一に塗布、表面を平滑に処理しテープ

転送速度(bps)

幅に裁断する、という基本となる構成と製法は誕生以= 線記録密度(bpi) × チャネル数 × テープ相対速度(ips)来ほとんど変わっていないと言ってよい。

記録容量の増大とともに記録再生に要する時間も速の個々の技術要素の進歩とともに、それを融合するこ

くしないと実用的なシステムとは言えない。テープのとで初めて実現できたと言える。また初期性能が維持

線記録密度を高めることで転送速度は速くなるが、ト

される、すなわち耐久性や保存性を伴う設計が必要でラック密度を高めるだけでは転送レートは変わらなあることは言うまでもない。

記録密度の向上はテープおよびシステム（ハード）い。同時に記録再生するチャネル数を増やすことで転

本節では、磁気テープ設計の技術の全体につき俯送速度を高くすることができる。そのためにはヘッド

瞰、各技術の詳細については次節以降で述べる。磁気数を増やす必要がある。

テープの最終品質として重要なのはアナログ記録では画質や音質、デジタル記録ではエラーレートである。
これらを決める設計要素は以下の 4 つである。

磁気テープシステム性能を決める要素①システムの記録再生方式とテープ層構成②システムの位置決め機構とテープ形状制御③テープおよびシステムの SN 比
④テープの欠陥とシステムの誤り訂正能力

図3.10 コンピュータ用テープ 転送速度の推移 [7]記録システムの設計として最初に必要なのはテープへの記録再生方式を決めることである。電気信号をそのまま磁気に変換して記録するのではなく、磁気記録

図 3.10 は 2000 年以降におけるミッドレンジテープの特徴と記録信号の周波数帯域などを考慮し最適な形

LTO の転送速度の推移である。確実に高速化が進んに信号を加工して記録再生される。アナログ記録ではでいるが高密度化（大容量化）のペースよりは遅くな

交流バイアス方式、FM 変調方式、デジタル記録ではる傾向がある。テープの線記録密度の向上による高パルス符号変調方式などである。垂直記録方式もある

転送化は、その技術的難易度が年々高くなってきていが磁気テープシステムではまだ実現していない。テーる。これは単に短ビット化でビット当たりの記録面

プも記録再生方式に合うように層構成を最適化する。

積が減り SN が低下するだけでなく、ヘッドとテープ

アナログ記録では磁性層の多層化で深さ方向の磁気特間の距離による出力の低下（スペース損失）や記録プ

性を記録方式に合わせる、デジタル記録では薄層化でロセスによる磁化の損失（記録減磁損失）が短ビット高密度記録を可能にするなどである。

化で大きくなるためである。そのため高密度化にはトコントロール信号やサーボ信号など記録と再生の位

ラック密度の向上が不可欠であるが、転送速度向上の置を一致させる機構は、主にシステム側の重要な設計ためには同時に記録再生するヘッド数を増やす必要が要因である。一方でテープ側も温湿度に対する寸度安ある。システム側の特に狭トラックのマルチ固定ヘッ

定性、テープの幅精度や直線性を高めるなど形状制御ドを作製する高度な技術が不可欠である。

の技術が不可欠になる。
記録再生方式と位置決め機構が決まると次は SN 比と欠陥である。SN 比はシステムの平均的な信号品位

磁気テープ技術の系統化調査報告141

表し、デジタル記録ではランダムエラーの発生率、ア
ナログ記録では解像度など映像や音声の品位に影響を

ね一定の

及ぼす。
を表し、デジタル記録ではランダムエラーの発生率、

。
しかし、

SN
比は出力とノイズに分離することができ、出力はアナログ記録では解像度など映像や音声の品位に影響しベースさらに利得と損失に分離することができる。利得はテ
を及ぼす。

しテープ

ープの残留磁化(Br)、すなわち個々の磁性体がもつ磁SN 比は出力とノイズに分離することができ、出力ノイズも様々な要因で発生する。高周波磁界で磁化は誕生以はさらに利得と損失に分離することができる。利得化量(Ms)とその充填度、配向度によって決まる。一方を消去したときに発生する AC ノイズ、直流磁界で一はテープの残留磁化（Br）、すなわち個々の磁性体がでヘッド磁界が磁性体を十分に磁化できる大きさをも方向に磁化したときに発生する DC ノイズからその原ハード）もつ磁化量（Ms）とその充填度、配向度によって決まつことも必要であり、テープの高Hc 化に伴い Bs の大因が考察されている。AC ノイズは主に磁性体の個数合するこる。一方でヘッド磁界が磁性体を十分に磁化できる
きな記録ヘッドが開発された。充填度や配向度を高め

密度、DC ノイズは主に磁性層の不均一性によって発能が維持大きさをもつことも必要であり、テープの高 Hc 化に伴いるためには磁性体を単粒子にまで分散し並べる処方技

生し、AC ノイズは塗布型＜薄膜型、DC ノイズは薄度を高めるためには磁性体を単粒子にまで分散し並べ

実際に信号を記録した場合、これらのノイズの原因

る処方技術、プロセス技術が不可欠である。磁性体以は再生信号の大きさ（縦方向）の変動である振幅ノイ外の非磁性部分の比率を少なくすることでも充填度はズ、信号の時間方向（横方向）のずれである位相ノイ高まるが、結合剤や添加剤は分散性向上や耐久性確保

ズを発生させる。再生信号をフーリエ変換すると図に必要で、相反する現象を解決する技術が必要になる。

3.11 のように変調ノイズと呼ばれる広い周波数帯域でBs の大きな記録ヘッドが開発された。充填度や配向術、プロセス技術が不可欠である。磁性体以外の非磁が必要で性部分の比率を少なくすることでも充填度は高まるが、つき俯瞰、結合剤や添加剤は分散性向上や耐久性確保に必要で相磁気テー反する現象を解決する技術が必要になる。

では画質

損失は様々な原因で発生する。テープ設計上で特にる。これ重要なのは記録減磁損失、自己減磁損失、スペース損
損失は様々な原因で発生する。テープ設計上で特に失でありともに短波長、高密度記録で顕著となる。詳摩擦の上昇など弊害も多く発生する。そのためトライ
ボロジーの課題解決のための技術開発に多くの時間が費やされた。

膜型＜塗布型の傾向がある。

のノイズを含んでいることが分かる。

重要なのは記録減磁損失、自己減磁損失、スペース損

細はここでは省くがその他に厚み損失、粒子長損失、失でありともに短波長、高密度記録で顕著となる。詳

再生信号

ギャップ損失、アジマス損失などがある。
細はここでは省くがその他に厚み損失、粒子長損失、記録減磁損失は高周波信号の記録プロセスにおいギャップ損失、アジマス損失などがある。
て発生する。高周波記録ではテープで磁化された部分
記録減磁損失は高周波信号の記録プロセスにおいてがまだヘッド出口近傍のあるとき、高周波で反転する発生する。高周波記録ではテープで磁化された部分が御ヘッド磁界の影響を受け記録磁化が減衰する現象であ
まだヘッド出口近傍にあるとき、高周波で反転するる。ヘッド磁界の尾引き効果と呼ばれヘッド磁界の分ヘッド磁界の影響を受け記録磁化が減衰する現象である。ヘッド磁界の尾引き効果と呼ばれヘッド磁界の分布も影響を与える。自己減磁は短波長の記録で発生す布も影響を与える。自己減磁は短波長の記録で発生る減磁界によって記録磁化が減衰する現象であり、磁はテープする減磁界によって記録磁化が減衰する現象であり、性層のBr が大きく磁性層が厚いと大きくなる。
ともテ

信号をそ

磁性層の
Br が大きく磁性層が厚いと大きくなる。とープのHc を高くすることで損失を小さくすることが

磁気記録

もにテープのHc を高くすることで損失を小さくする
できるがHc の分布も重要な特性である。平均
Hc が高

最適な形

ことができるが Hc の分布も重要な特性である。平均
くてもHc の分布が広いと低い Hc 成分は記録減磁や自記録では己減磁を受けやすく、高い Hc 成分はヘッドで十分記録

録ではパできず出力が低くなるからである。なお、テープの Brもあるがが大きいと利得は大きくなるが減磁損失も大きくなる

。テープ

ため、
高密度記録においては出力に対する Br の寄与はする。ア

相対的に小さくなり損失を小さくする Hc の寄与が大

磁気特性

きくなる。

システムノイズ

図3.11

変調ノイズスペクトルHc が高くても Hc の分布が広いと低い Hc 成分は記振幅ノイズは磁性体の有限な粒子密度と記録層の不録減磁や自己減磁を受けやすく、高い Hc 成分はヘッ

均一性などによって発生する。粒子密度を高めるにはドで十分記録できず出力が低くなるからである。な

磁性体を微粒子にし粒子体積を小さくすることが基本

お、テープの Br が大きいと利得は大きくなるが減磁である。Ms や Hc などの磁気特性を向上させつつ磁損失も大きくなるため、高密度記録においては出力に性体を微粒子化することは、磁性体の技術開発の歴史

対する Br の寄与は相対的に小さくなり損失を小さくの中で常に最大の課題であった。充填度を上げることする Hc の寄与が大きくなる。

は粒子密度を高めるためにも有効である。記録層の均スペース損失は分離損失とも呼ばれる。テープとヘ
スペース損失は分離損失とも呼ばれる。テープと

層化で高

変調ノイズ

一性で重要なのは磁性層の厚み変動と表面粗さの変動

ッド間の距離によりテープからの磁界が減衰し以下のヘッド間の距離によりテープからの磁界が減衰し以下を抑えることであり、高精度の塗布技術やテープ平滑と再生の式で再生信号が低下する現象であり、短波長記録でその式で再生信号が低下する現象であり、短波長記録で化の技術がそれを実現してきた。振幅変動はアナログ

要な設計の影響が顕著になってくる。
その影響が顕著になってくる。

記録では音声や映像の変動、デジタル記録では SN 比の低下によるエラー発生の原因となる。

る寸度安

位相ノイズはジッターとも呼ばれ、テープとシステ
ムのノイズ以外にヘッドとの摺動摩擦によるテープ振は SN 比スペース損失(dB) = −54.6 × 距離/波長

主にテープの表面粗さが影響し平滑にすることで損
主にテープの表面粗さが影響し平滑にすることで動やシステムの速度変動などによっても発生する。位

号品位を失を少なくすることができる。しかし、平滑化すると損失を少なくすることができる。しかし、平滑化は摩相ノイズはアナログ記録では音声の揺れや映像の乱

形状制御

37

142

国立科学博物館技術の系統化調査報告

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る。

で磁化

テープ上の欠陥はドロップアウトと呼ばれる信号

で一方欠落を発生させる。未分散の磁性体凝集物、ベースフの原因

イルムの表面突起などに起因するテープ上の局所的なれ、デジタル記録では誤検出によるエラー発生の原因

性、初期特性の向上以上に保存性、耐久性の改善に時となる。

間を費やすといっても過言ではない。検討すべき現象

数密度、 欠陥、さらにはテープ上の傷や塵埃などが原因となる。

生し、AC

これらはアナログ記録では音飛びや映像抜けになり、
テープ上の欠陥はドロップアウトと呼ばれる信号欠

塗布型

デジタル記録では大きなバーストエラーとなる。

は以下の 3 つである。

落を発生させる。未分散の磁性体凝集物、ベースフイ

ピーク幅はデジタル記録で重要な特性であり孤立

ルムの表面突起などに起因するテープ上の局所的な欠の原因

反転再生波形の半値幅である PW50 が指標となる。高密

耐久性、保存性の劣化現象と原因

幅ノイ度のデジタル記録では孤立反転の再生波形の幅が広い

・記 録特性の長期保存での劣化

相ノイと図3.12 のように再生波形が重なり合うようになり、
デジタル記録では大きなバーストエラーとなる。

ると図

出力の変動やピークの位置がずれるピークシフトを起ピーク幅はデジタル記録で重要な特性であり、孤立

数帯域

こしエラーとなる。高密度化には
50 を狭くすること
反転再生波形の半値幅である PW50PWが指標となる。高

陥、さらにはテープ上の傷や塵埃などが原因となる。

これらはアナログ記録では音飛びや映像抜けになり、が基本設計となる。
密度のデジタル記録では孤立反転の再生波形の幅が広➡

構成材料の劣化・再 生特性の長期保存での劣化➡

記録磁化の減衰・耐 久走行での記録再生特性の劣化➡

いと図 3.12 のように再生波形が重なり合うようにな

記録媒体の損傷

り、出力の変動やピークの位置がずれるピークシフトを起こしエラーとなる。高密度化には PW50 を狭くすることが基本設計となる。

構成材料の劣化は、温湿度（熱、水分）、空気、ガス、
圧力、光、磁場といった環境要因によって発生する。
その中でも記録材料である磁性体には特に注意が払われた。当初の Co 含有酸化鉄は熱や圧力により Hc な
どの磁気特性が変化しやすい欠点があったが、Co 固
溶型から Co 被着型へ改良することでこれらの課題が解決された。もっとも注意が必要なのは空気中の酸

図 3.12 波形の重なりによる出力変動とピークシフト[8]図3.12波形の重なりによる出力変動とピークシフト [8]ヘッドギャップ長の影響を無視できる場合、PW50 は以
ヘッドギャップ長の影響を無視できる場合、PW50下の近似式で求められる[9]。 [9]は以下の近似式で求められる 。

素、水分や微量のガス（SOx、NOx など）による酸化、腐蝕である。γ酸化鉄や Ba フェライトなどの酸化物は安定でこれらの環境要因でほとんど劣化しないが、メタル粉末や Co 蒸着など金属磁性材料の実用化には安定化の技術が必須であった。メタル粉末は表面に薄い酸化被膜を形成することで、Co 蒸着膜は CoO 層を導入することで実用レベルに改良するすることができ

録層の

とが基

PW50 = 2��a + スペース��a + スペース + 磁性層厚�つつ磁a は磁化反転の急峻さの度合いを示す値でBm／Hc がa は磁化反転の急峻さの度合いを示す値で Bm／Hcの歴史

を狭くするには磁性
小さいと小さくなる。従って
PW50が小さいと小さくなる。従ってPW
50 を狭くするにはること

磁性層を薄く平滑にし、Hc
を高く
Bm を小さくする
層を薄く平滑にし、Hc
を高く
Bm を小さくすることが層の均ことが効果的である。
効果的である。

めるにの変動

3.13 に磁気テープの高密度化を設計する上での図図3.13に磁気テープの高密度化を設計する上でのプ平滑技術要素を整理した。また磁性層の構造の進化を理解
技術要素を整理した。また磁性層の構造の進化を理解

ナログ

しやすいようにイラストでも示した。
しやすいようにイラストでも示した。

SN 比の

3.5 保存性、耐久性は記録メディアの命

システ

ープ振

る。位
38

た。表 3.1 は各磁性材料の環境安定性の比較を示す。
製品では磁性材料の変化は適切な範囲に抑えられていることは言うまでもなく、◎は数値上の変化がほとん
どない、〇は多少変化するが実用上は問題ない、→は
技術的に改良したことを示す。
表 3.1
磁性材料
γ酸化鉄
マグネタイト二酸化クロムCo変性酸化鉄
メタル合金
Baフェライト
Co蒸着

磁性材料の環境安定性
熱

◎
△→〇
◎
×→〇
◎
◎
◎

酸素
水分
◎
◎
◎
◎
×→〇
◎
×→〇

腐食性
ガス
◎
◎
◎
◎
×→〇
◎
×→〇

圧力
◎
△→〇
◎
△→〇
◎
◎
◎

記録メディアの使命はデータを長期間残すことであ

磁性体以外の構成材料としてはベースフイルム、結り、磁気テープにおいても保存性と耐久性の確保は常合剤、添加剤がある。初期に使用された TAC は加水に重要な課題であった。特に今日テープはアーカイブ分解の課題があったが PET、PEN、アラミドは保存用途に用いられることが多くなったため、その性能はによる劣化の懸念はないと考えてよい。結合剤ではポより注目されるようになった。実際の開発では基本特

リウレタンを加水分解しにくい構造にする、硬化剤の磁気テープ技術の系統化調査報告

143

シ ス テム 品 質

テー プ 技 術

ハ ー ド技 術 （ 主 要 な もの ）ヘッ ドノイズ
ア ン プ ノイズノイズ↓

振 幅 ノイズ↓

層均一性↑

磁性層厚変動↓非磁性体、空隙↓
表 面 粗 さ変 動 ↓粒子密度↑

磁性体体積↓

磁性体充填度↑SN比↑
配向度↑

デ ジ タル 記 録

位 相 ノイズ↓

摩擦係数↓
録再速度変動↓エ ラー レ ー ト↓PW↓
ヘッ ド再 生 感 度 ↑ヘッ ド記 録 磁 界 ↑

出力↑

利得↑

残留磁化↑

磁性体Ms↑
多層構成

ヘッ ド磁 界 分 布 ↓
損失↓

減磁損失↓

Hc↑Hc分布↓

スペース損 失 ↓表 面 粗 さ↓記録再生方式
線記録密度
トラッ ク 密 度
変調方式
復調方式
エ ラー 訂 正

ヘッ ド当 た り↑

画質、音質↑

厚み損失↓

磁性層厚↓

粒子長損失↓

磁性体長↓

アナログ記録ギャッ プ損 失 ↓ヘッ ドギャッ プ 長 ↓トラン ス ポ ー ト精 度
オ フ トラッ ク ↓サーボ 方式
形状安定性↑

DO↓

欠陥↓

1960 年 代

粗大突起↓
凝集体↓
傷、汚れ↓

2000 年 代
磁性層
表面を平滑に粗大突起を少なく充填度を高く
配向度を高く
厚みを薄く

磁性層

磁性層
磁性体
体積を小さく
粒度分布を狭く
Msを
を大きくor最
最適に
Hcを
を高く
Ms
Hc

図3.13

144

国立科学博物館技術の系統化調査報告

磁気テープの設計要素と磁性層のイメージ図

Vol.29 2020. March

ことで解の課題があったが PET、PEN、アラミドは保存による確保は劣化の懸念はないと考えてよい。結合剤ではポリウレ

ーカイ

タンを加水分解しにくい構造にする、硬化剤の使用にの性能

より結合剤を架橋させるなどにより保存性を確保して

は基本

改善に

いる。添加剤は特に低分子量の脂肪酸エステルなど液使用により結合剤を架橋させるなどにより保存性を確行する HDD が先に直面した。HDD では磁化を安定状で蒸気圧の低い材料の挙動解析が必要である。これ保している。添加剤は特に低分子量の脂肪酸エステ化させる反強磁性層を磁性層の下地に設ける、原理的べき現ルなど液状で蒸気圧の低い材料の挙動解析が必要であに高密度で磁化が安定する垂直記録方式を採用するな
ら有機材料の化学的、物理的変化についても詳細に検[10][11][12]る。これら有機材料の化学的、物理的変化についても。
討されているどの技術によりこの障壁を乗り越えている。

[10] [11] [12]詳細に検討されている。
記録磁化の減衰は磁性体自体の変質によっても発磁性材料および記録再生特性の保存性については多くの実験報告があり、JEITA（電子情報技術産業
記録磁化の減衰は磁性体自体の変質によっても発生生するが、安定な磁性体では強い磁石に近づけるなど
協会）では、LTO テープを用い高温多湿（70℃ 80%）するが、安定な磁性体では強い磁石に近づけるなどししない限り従来の磁気テープでは記録磁化は半永久的劣化の加速試験で Ms と再生信号、エラーレートの変化をない限り従来の磁気テープでは記録磁化は半永久的でである。しかし、高密度化が進み磁性体を微粒子化し減衰求めることで、磁気テープの長期保存の安定性に関すある。しかし、高密度化が進み磁性体を微粒子化しててくると、熱揺らぎよ呼ばれる現象により時間とともの損傷

くると、熱揺らぎと呼ばれる現象により時間とともにに磁化が減衰するという原理的な新たな課題に直面しる調査を行っている。

磁化が減衰するという原理的な新たな課題に直面し図 3.14 に示すようにメタル磁性体を用いた LTO-5てくる。磁性体が小さくなりある限界の体積に近づくは、常温保存で 20 年に相当する時間で Ms は約 10%と、環境の熱エネルギーによって磁化の源ととなって減少すると推定される。これは磁性体の酸化によるもいる電子スピンが振動で揺らぎ徐々に反転し磁化が減のと考えられるが、図 3.15 に示すとおりエラーレー

衰、最終的には消滅するという現象である。

トの上昇はエラー訂正の限界より十分に低く実用上はてくる。磁性体が小さくなりある限界の体積に近づく、ガス、と、環境の熱エネルギーによって磁化の源ととなってする。

いる電子スピンが振動で揺らぎ徐々に反転し磁化が減が払わ

衰、最終的には消滅するという現象である。

Hc など

磁化を担うスピンの安定性の指標である磁気異方
問題なく 20 年以上の寿命があると結論づけている。
磁化を担うスピンの安定性の指標である磁気異方性性エネルギーは体積が小さくなると低下していく。こエネルギーは体積が小さくなると低下していく。これ

固溶型

が解決

れが熱によるスピンの振動エネルギーと等しくなる体が熱によるスピンの振動エネルギーと等しくなる体積

素、水積を臨界体積と呼び以下の式で表される。
を臨界体積と呼び以下の式で表される。

腐蝕で

安定で

臨界体積 =

タル粉

定化のボルツマン定数 × 絶対温度
2 × 磁気異方性定数

酸化被

が大きく
が高いと磁気異方性定数が大きく
MsMs
が大きく
HcHcが高いと磁気異方性定数が大きくな

するこなり臨界体積を小さくすることができる。この値は磁り臨界体積を小さくすることができる。この値は磁性

表 3.1性体によって異なるが、テープ用の磁性体の典型的な体によって異なるが、テープ用の磁性体の典型的な数では磁数値を用いると常温での臨界体積は程度とな [13]。
3程度となる値を用いると常温での臨界体積は
2020
nmnm

とは言

臨界体積以下での磁性体の挙動は超常磁性と呼ばれ、い、〇外部磁界で磁化するが磁界を取り去ると熱エネルギー

的に改により磁化が消滅するため記録材料として使用するこ3

る [13]。臨界体積以下での磁性体の挙動は超常磁性と

図3.14

LTOテープ 磁化の経時変化 [15]

呼ばれ、外部磁界で磁化するが磁界を取り去ると熱エネルギーにより磁化が消滅するため記録材料として使用することができない。最新の磁気テープの磁性体のとができない。最新の磁気テープの磁性体の体積は3
体積は 2000 nm 程度であり臨界体積より十分大きい。

2000nm3 程度であり臨界体積より十分大きい。しかし、しかし、臨界体積に近づくに従い確率的に発生する熱臨界体積に近づくに従い確率的に発生する熱ゆらぎがゆらぎが無視できなくなる。また、体積分布が広いと無視できなくなる。体積分布が広いと微粒子成分が熱
微粒子成分が熱揺らぎの影響を受け、高密度記録で

圧力

揺らぎの影響を受けはじめ、高密度記録で大きくなる
大きくなる減磁界は熱揺らぎを加速させるため、磁減磁界は熱揺らぎを加速させるなどで磁化の時間減衰化の時間減衰が顕在化し始める。従って、微粒子化

◎
△→〇
◎
△→〇
◎
◎
◎

が顕在化し始める。従って、微粒子化に当たっては実に当たっては実験的な確認が必要になる。臨界体積
験的な確認が必要になる。臨界体積に対する磁性体体に対する磁性体体積の比率を表す以下の値を磁化安積の比率を表す以下の値を磁化安定性の指標として用定性の指標として用いることがあり、60 以上が目安いることがあり、60とされている [14]。 以上が目安とされている[14]。

図3.15

LTO5のエラーレート経時劣化予測 [16]酸化物でより安定な Ba フェライト磁性体を用いたLTO- 7 では、図 3.14 に示すように 50 年相当の経時でも Ms の減少はほとんどない。熱揺らぎなどの影響

40

磁化安定性指数 =磁気異方性定数 × 粒子体積
ボルツマン定数 × 絶対温度

酸化物でより安定な Ba フェライト磁性体を用いたによるエラーレート悪化の問題もないことが確認され[17] [18]LTO7 50では、
図 3.14 に示すように
50
寿命は年以上と推定されている。年相当の経時でもMsの減少はほとんどない。図 3.16 の熱揺らぎの影響
記録媒体の損傷には、磁性層やテープエッジの損

なお、この課題は同じ磁気記録であり高密度化で先なお、この課題は同じ磁気記録であり高密度化で先傷、テープの変形、デブリ（磁性層の削れ屑などの蓄を含む再生信号劣化の予測値も 0.3dB と小さく寿命は行する HDD が先に直面した。HDD では磁化を安定化さ

50 年以上と推定している。エラーレートも問題ないこせる反強磁性層を磁性層の下地に設ける、原理的に高。
とが確認されている[17][18]
磁気テープ技術の系統化調査報告

密度で磁化が安定する垂直記録方式を採用するなどの145積物）の発生とヘッド付着など様々な現象がある。各

強すぎるとヘッド摩耗が加速するため、特に塗膜を保現象を観察し発生メカニズムを調べ個々に対策するの

護しかつヘッド汚れを除去する効果をもつ研磨剤処方が開発の実態であるが、基本的な設計の考え方は、①はヘッド材質も考慮し最適化している。

摩擦係数を下げる、②力学強度を高めるの二つである。
耐久性の多くの問題はテープとヘッドなど走行系の部材との摺動により発生するため、磁性層の摩擦係数を低くし接触により発生するエネルギーを小さくする

3.6 テープを構成する材料技術

ことが基本設計となる。しかし、高密度化に向け磁性

3.6.1

磁性体は記録のかなめ

層表面を平滑にすると摩擦係数が上昇するためそれを（1）強磁性を示す材料とは解決する技術が必要になる。具体的には表面形状の設あらゆる物質は原子や化合物単位で何らかの磁性を計、潤滑剤の選定などである。図 3.16 は磁気テープ

もち表 3.2 に示すように分類される。磁気テープに用の表面形状の設計により平滑化と摩擦低減の両立を実いられる強磁性体は磁性の中で特殊な磁性と言うこと現した例である。試験サンプルは巨視的にみた表面はができる。強磁性体は記録素子そのものであり、磁気平滑化しているが、微視的にみると微細な突起を有す

テープにおいてもっとも重要な技術要素である。反磁るため摩擦係数は低下している。

性、常磁性、反強磁性の 3 種の磁性は磁界によって磁

LTO5

3592

試験サンプルBaFe2（最新デモ）

光干渉粗さ計（低解像度）

Ra =0.8 nm

Ra=2.0 nm

Ra=2.0 nm

磁性の種類
40 µm
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0.0
0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

Ra=2.2 nm

0.6

Friction Coefficiet

Friction Coefficiet

40 µm

Ra=2.4 nm

0.5
0.4
0.3
0.2
0.1

0.5
0.4
0.3
0.2

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

不対電子

磁性の種類
自発磁化
大きさ（向き）

常磁性

有

小（正）

強磁性（フェロ磁性）

有

大（正）

物質例
O2,Al,Pt,Mn
Fe,Ni,Co

強磁性（フェリ磁性）

有大（正＞逆）

反磁性

無

小（逆）

Fe2O3,BaO.6Fe2O3
Cu,Ag,Au,Zn

反強磁性

有

無（正＝逆）

FeO,CoO

0.1
0.0

0.0

Pass Nunber

図3.16

Ra=2.1nm

0.6

Friction Coefficiet

原子間力顕微鏡（高解像度）

対AlTiC摩擦

ことが多い。
表 3.2

240 µm180 µm化するが僅かなため実質的には非磁性として扱われる

0

2000

Pass Nunber

4000

6000

8000

Pass Nunber

10000

1

12000

平滑化の表面設計と摩擦係数

材料が強磁性を示すかは以下の 4 つの要因で決まる。

潤滑剤は境界潤滑剤と流体潤滑材を併用することで最適化している。潤滑剤の挙動を磁性層内で制御できることが理想であり、例えば磁性層表面に偏在化させることで効果を最大化する、層内部に含有させることで補給効果をもたせるなどの試みがなされている。

強磁性発現の要因
・不対電子・スピン相互作用

・結晶構造

・材料形状

潤滑剤をオーバーコートし表面に偏在化する手法は
Co 蒸着テープで用いられている。

146

強磁性の発現は原子核に不対電子があり、その相互塗膜強度の向上はヘッドとの摺動により生じるダ作用（電子スピンが同じ方向に並ぼうとする力）が強

メージやデブリの発生を抑止するとともに、塗膜表面

く同じ方向に向きやすい場合であり、電子のスピンおの流動により平滑化し摩擦係数が上昇することを抑制

よび軌道運動によって大きな磁性が発現する。原子のする効果がある。具体的には高強度の結合剤の採用、

3d 軌道の不対電子が 4 個の遷移金属である鉄（Fe）、

硬化剤による塗膜の架橋、分散向上による磁性体と結3 個のコバルト（Co）、2 個のニッケル（Ni）が強磁合剤の接着強化、研磨剤による磁性層の保護、カレン性を示す代表的な原子である。これらの金属、およびダ処理による表面硬質化などの手法がとられる。ヘッ

それらを含む合金や化合物が強磁性を示し永久磁石のドの摺動によって起こる現象に対してはテープの極表原料となっている。また 4f 軌道に不対電子をもつサ面の特性が特に重要である。例えば分子量分布をもつマリウム（Sm）、ネオジウム（Nd）もその化合物が結合剤で低分子量の成分は表面に存在しやすい傾向が強磁性を示し高性能の永久磁石として広く利用されてあり、これらは粘着性があるためデブリ発生の原因といる。

なる場合がある。このようなときは表面処理によって不対電子をもつが電子スピンの相互作用が小さい原除去するなどの施策をとっている。なお、塗膜強度が子は常磁性を示し、磁界によって同方向に磁化される

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

がその値は小さい。電子殻に不対電子をもたない原子

特性は Ms、Hc、および粒子サイズである。表 3.3 には反磁性を示し磁界をかけると逆方向に僅かに磁化さ実用化された磁性体の Ms と Hc の大まかな比較をれるがその値は小さい。

行った。Ms、Hc は実用レベルの上限値でありシステ

以上にように原子の強磁性は電子配列に由来する

ムに合わせて調整されるが、大きく分けると 4 つの世が、材料としての磁性は結晶構造や形状にも大きく依代に分類することができる（単位は磁気分野で現在も存する。原子が不対電子をもつが結晶構造において正

慣用的に用いられている cgs 系を用いている）。

方向と逆方向の数が同じ物質は、電子スピンによる磁表 3.3性が相殺され自発磁化をもたない反強磁性を示し、磁界によって磁化されるがその値は小さい。
金属原子や金属化合物はいくつかのタイプの結晶構造をもつ。それによって電子スピンの配置や向きが決

磁気テープ用磁性体の特性比較

磁性体
第1世代

まるだけでなく、結晶内では電子スピンの挙動も変第2世代

わってくるため、物質全体としては結晶構造が磁性に

第3世代

大きな影響を及ぼす。結晶内でもスピンの相互作用が

第4世代

γ酸化鉄
マグネタイト二酸化クロムCo被着酸化鉄
メタル
コバルト蒸着Baフェライト

実用時期
(年）
1936
1936
1967
1974
1978
1984
2011

Ms
（G・cｍ3/g）
～75
～90
～100
～90
～150
～150
～60

Hc
(Oe)
～400
～400
～800
～1000
～2700
～1600
～3500

強く同方向に配列して強い磁性を示すものをフェロ磁性体（狭義の強磁性体）と呼び、金属の Fe,Co,Ni が第一世代は磁性をもつことが古くから知られていこれに分類される。磁性の源である不対電子が 5 個のたγ酸化鉄やマグネタイトであり、1960 年代までのマンガン（Mn）がほとんど磁性を示さないのは、Mn

磁性体はすべて酸化鉄系が使われたが Hc は最大でも結晶ではスピンの相互作用が弱く同方向に揃わないた

400 Oe 程度であった。

めである。

その後、記録の高密度化に伴い Hc の高い材料が用

スピンが正逆両方向に存在し一部の磁化が相殺されいられるようになり、第二世代として 1970 年代に入るが、差分の電子スピンで強磁性を発生する材料をり二酸化クロム、Co 被着酸化鉄が登場した。特に Co

フェリ磁性体（広義の強磁性体）と呼ぶ。多くの酸化被着酸化鉄は 1000 Oe 程度までが実用化され、1970

物系の磁性体がこれに分類される。このような結晶構

時年代後半から 1980 年代にかけてのほとんどの磁気造で発現する磁性は結晶磁気異方性と呼ばれ、磁化しテープシステムで採用された。

やすい軸方向をもつことが多い。

第三世代は Ms、Hc とも高いメタル磁性体と Co 蒸

物質としての磁性はその形状によっても変わってく着である。メタル磁性体はコンパクトカセット、Coる。棒状の長い形状の方が磁化しやすいが、これは N

蒸着はマイクロカセットで 1970 年代の後半にはすで極と S 極が離れているほうが安定で磁化が残りやすに実用化されていたが、本格的な応用は 1980 年代のいからである。このように物質の形状により発現する後半からであった。メタル磁性体はその後 20 年にわ

磁性を形状磁気異方性と呼んでいる。

たり磁性材料の主役となった。Co 蒸着は金属薄膜で磁気テープで用いられる磁性体は磁化しやすい方向（磁化容易軸）と磁化しにくい方向（磁化困難軸）、す
なわち磁気異方性をもち、その異方性は結晶構造と粒子形状に由来している。

記録材料としてはメタル磁性体の競合であり、一部の
民生用、業務用システムで採用された。
第四世代の Ba フェライトは、Ms は小さいが Hcと微粒子化の両立が可能で、その形状と異方性から垂直方向に磁化成分をもちやすい。超高密度の記録に適（1）テープ用磁性体の進化は 4 段階
強磁性材料は粒子または薄膜とすることで磁気テーする材料であり最新のコンピュータ用テープに採用されている。

プ用の材料として使用できる。材料の選択や設計は構

Hc と Ms を高めることが全周波数領域で出力を高成原子、結晶構造、物質形状の観点でなされるが、実めるための基本的な設計であるが、ノイズを下げ SN

際に実用化された粒子型の磁性体はγ酸化鉄（マグヘ比を高めるためには粒子サイズを小さくすることが必マタイト）、マグネタイト、Co 酸化鉄（Co フェライ

要である。これはノイズが記録領域に含まれる粒子数ト）、二酸化クロム、メタル合金粉末、バリウムフェの平方根に反比例するからである。

ライト（以下 Ba フェライトと略す）の 6 種である。

しかし、微粒子化では単に粒子形成の難易度が高い

これに薄膜型の Co 蒸着を加えると合計 7 種である。

だけでなく、Ms や Hc などの重要な磁気特性を保持

既述のとおり磁性体のグレードを決める重要な基本

しにくくなるという課題が生じてくる。微粒子化する

磁気テープ技術の系統化調査報告147

と単位体積当たりの表面積が増加するが、磁性体の表の微粒子の粉体にし形状磁気異方性による Hc を発現

面は磁性を持ちにくく、特に表面に酸化防止のためのさせる必要がある。製法には蓚酸第一鉄の熱分解、カ保護層が必要なメタル磁性体ではその影響が顕著であ

ルボニル鉄粉の酸化などがあったが、ゲーサイト（αる。また保存性、耐久性などの実用特性も微粒子化でFeOOH）を出発原料とした湿式法を 1940 年代に確立低下しやすい傾向がある。磁気特性を高めつつかつ磁したのが米国のカムラス（M.Camras）であった。得

性体の粒子サイズを小さくしていくことが磁性体技術られた Hc は 250 Oe であった。その後の酸化鉄の製の普遍的な課題である。

法は同方式がベースとなっている。
図 3.18 は磁性酸化鉄の代表的な製法を示したもの（2）磁性体のスタンダード

酸化鉄

であり、γ酸化鉄はマグネタイトを酸化することで得酸化鉄は磁気テープの歴史の前半における唯一のられる。酸化鉄に限らず磁性体は①粒子を小さくす

磁性体であり、γ酸化鉄（γ-Fe2O3）とマグネタイ

る、②粒子分布を狭くする、③高い針状比を得る、④ト（Fe3O4）がある。各々磁赤鉄鉱、磁鉄鉱として自粒子の欠陥（空孔や枝分かれ）をなくす、⑤粒子同士

然界の鉱物としても存在し、磁性をもつ材料としての焼結を防止する、などが製法の技術開発の重要なポ

早くから知られ磁石として使われていた。酸化鉄はイントである。磁性体の Ms は構成元素によって概ね

Fe 原子の不対電子に由来する磁性をもつことができ決まるため、微粒子化と高 Hc 化を両立させる形状制るが、材料としての磁性の強さはその結晶構造と粒子御の技術、特に粒子形状が決まるゲーサイトの生成条形状によって決まる。同じ Fe2O3 の化学式でも赤鉄件が重要である。添加元素、焼結防止剤、反応条件な鉱と呼ばれ赤色の塗料としても使われるα酸化鉄（αどの様々な技術開発により酸化鉄の高性能化が進んだ-Fe2O3、ヘマタイト、通称ベンガラ）はγ酸化鉄とはが、生産プロセス全体に渡るものであり各社ノウハウ

異なる結晶構造でスピンが反平行（逆向き）になる反の部分も多い。

強磁性体であり強磁性は発現しない。
マグネタイトは 2 価と 3 価の Fe を含む FeO・Fe2O3 で示され、図 3.17 のスピネル型と呼ばれる構造をとる。3 価の Fe のスピンの半分が反平行であるため磁性は 2 価のFe から発現し Ms の理論値は 96.5 G・cm3/g である。

精製

FeSO4

核晶生成

NaOH

結晶生成
水洗・濾過
乾燥

FeO・OH

脱水・焼成
還元

α‐Fe2O3Fe3O4

酸化γ‐Fe2O3仕上げ
図3.17 マグネタイトのスピネル構造

[19]

図3.18

磁性酸化鉄の製法

γ酸化鉄はマグネタイトと同じスピネル構造だが、3 価 Fe のみで構造の一部のサイトが空位であるため

米国では 3M が磁気テープ用酸化鉄を開発し 1948

平行と反平行のスピンが同数にならない。その差分が年に録音テープ「Scotch 111」を発売、その後も磁性磁性として発現し Ms の理論値は 86.3 G・cm3/g であ体の自社での開発を進めた。またファイザー（Pfizer）

る。マグネタイトの Ms はγ酸化鉄より大きく基本特は MO2228 というその時代の代表的な酸化鉄を生み性は優れているが、当初は磁気特性が温度で変化し出している。しかし、1970 年代に入り更なる微粒子

やすいという課題があったため主にγ酸化鉄が用い化による高性能化が求められると日本メーカが技術開られた。

発を先導するようになった。

酸化鉄を磁気テープに用いるためには、細長い形状

148

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

日本では 1949 年に磁気テープ開発を始めたソニー

を皮切りに、テープメーカ各社が 1950 年代から独で記録面積が広く Hc が 300 Oe 程度の従来の酸化鉄

自に酸化鉄の開発を進めた。1960 年代に入ると粉体でも十分な性能を実現できたため、二酸化クロムの必メーカでも磁気テープ用酸化鉄の開発、生産が始まっ

要性がすぐに高まったわけではなかった。しかし、カた。米国からスクラップ法という水溶液反応の技術をセットテープの時代になりテープが小型化すると、優導入し、酸化チタン製造の副生成物である硫酸鉄を原れた音質を得るには高密度での記録が必要になり高料にした着色顔料用の酸化鉄を生産していたチタン工

い Hc の材料が求められるようになった。さらに音声業は、同法で合成した黄色顔料のゲーサイトを出発原

信号よりはるかに高密度の映像信号を記録する小型の料とした磁性酸化鉄の生産を開始した。戸田工業は水VTR の開発が始まり、二酸化クロムは次世代の有力溶液反応による種々の酸化鉄の合成法について共同研

な磁性体と見られるようになった。実際に 1970 年に究を大学と行っていが、湿式法と呼ばれる方法で合成入りカセットテープのクロムポジション TYPEⅡとししたゲーサイトの形状制御の技術を詳細に検討し、そて実用化され、映像記録でもソニーが二酸化クロムをれを出発原料とした磁性酸化鉄の生産を開始した。湿用いて家庭用ビデオの開発を進めた。コンピュータ用式法で特にアルカリ側で反応させたゲーサイトを出発

テープでも IBM は 3480 で二酸化クロムを用いた。

原料として磁性酸化鉄を合成すると、スクラップ法に

二酸化クロムは Cr2O3 と CrO3 を高温高圧化で処理比べ針状比が高くかつ粒度が揃った微粒子酸化鉄を制することで得られる。オートクレーブを用い直接針状御して得ることができた。戸田工業によって開発さ結晶が生成され、熱処理による結晶変態を伴わないたれたこの磁性体は、海外のメモリテープメーカからめ粒子の空孔が生じないなど形状制御を行う上で有利「Super Delux」と称賛されたため「SD 磁性体」と命な製法であった。そのため酸化鉄とは異なるいくつか名された。共同開発先の TDK の栃原重三らはこの磁の特徴をもっていた。高い Hc は形状磁気異方性に由性体を用いたカセットテープ「SD」を 1968 年に発売

来するが、これは大きな針状比の実現によるものであした [21]。この名は「Super Dynamic」の略で、同テーる。針状比が大きいと Hc が高くなるだけではなく、プはコンパクトカセットが初めて音楽用として認知さ磁場配向で磁性体が一定方向に並びやすくなるため角れるきっかけとなり、その後の高音質化に向けた磁性型比も高くなる。例えばカタログ値の比較ではあるが体開発を加速させることになった。最も開発が盛んでTDK が 1975 年に発売した TYPEⅡカセットテープであった 1980 年代には石原産業、堺化学など数社が磁

Co 被着酸化鉄を用いた「SA」の角型比は 82% であ

気テープ用酸化鉄に参入した。テープメーカも磁性体るのに対し、同じ TDK が 1972 年に発売した二酸化を開発生産していたが、VHS など磁気テープが大量クロムを用いた「KR」の角型比は 90% と高い値を示生産の時代になると、生産はこれら専 業メーカにシフしていた。また磁性体の粒子内の空孔が無いという特トして行くようになった。

徴もあり Ms も酸化鉄より大きかった。

1970 頃までのオープンリール方式のすべての磁気強磁性体はある温度以上になると常磁性を示すよう

テープシステムは酸化鉄を用いており、酸化鉄を用いになる。これは熱エネルギーが電子スピンを平行に保たカセットテープの TYPEⅠ（ノーマルポジション）

とうとする相互作用のエネルギーより大きくなるたは今日でも市販されている。Hc は 400 Oe 程度が上めでありこの温度をキュリー温度という。酸化鉄の限であるためその後の新規システムでは使われなくキュリー温度は 500℃以上と高いが二酸化クロムは約なったが、酸化鉄の技術は製法が類似する第二世代の

120℃と低い。この温度は磁気テープの使用環境を考Co 被着酸化鉄、第三世代のメタル磁性体へと受け継えると実用上の問題にはならないが、一方でその特徴がれていった。

を逆に活かし転写テープとする試みもなされた。キュリー点の高い磁気テープをマスターテープとし、二酸（4）突如現れた黒船

二酸化クロム化クロムのスレーブテープを高温下で接触させ、マスCr 金属結晶は反強磁性体だが、酸化物の結晶構造

ターテープの記録信号から発生する磁界で信号を転写

では電子スピンの交換作用が働き強磁性を示すようさせる熱転写と呼ばれる方式である。熱転写は高速でになる。米国の DuPont 社は 1961 年に二酸化クロム

行うことができるので、レコーダを用いたダビングより効（CrO2）磁性体の針状微粒子化に成功し、従来の酸化率的なソフトの複製が可能になるとの期待もあった。

鉄に比べ 2 倍近い高い Hc（500～600 Oe）を実現した。
1960 年代当時の磁気テープはオープンリール方式

以上のように二酸化クロムは当時としては画期的な磁性体であったが、次節で述べる Co 被着酸化鉄の登場によりその座は奪われ、市場と開発の現場から姿を磁気テープ技術の系統化調査報告149

消すようになった。二酸化クロムが磁気テープ用として衰退した理由としては以下がある。

その後、先に述べた針状の酸化鉄の基本製法である
カムラスのゲーサイト法の原料に数 % の Co 化合物を添加、針状ゲーサイトに Co を含有させることで Co

二酸化クロムが衰退した理由
・D uPont がソニー１社に国 内ビデオテープに限定した独占実施権を与えた

フェライトを作成する多くの試みがなされた。適度な
高 Hc は得られたが以下のような問題が発生し技術的な解決ができず実用には至らなかった。

・使 用には高額なサブライセンス料が必要なため他メーカは代替技術の開発を選択した

Co 酸化鉄の実用化を阻んだ現象

・対 抗 技 術の Co 酸 化 鉄が急 速に進 歩し、性・Hc が経時によって変化する

能上の優位性がなくなった
・酸 化 鉄より硬 質なためヘッド摩 耗 が 多いなど

・熱によって結晶内で Co が拡散し Ms が不可
逆に低下する（加熱減磁）・機 械的な力で結晶に歪が発生し磁気特性が品質上の課題があった
・｢ 六 価クロム問 題 ｣ が 発 生し、クロムの環 境

変化するため繰り返し再生で出力が低下するや健康への影響懸念の風評があった（二酸（加圧減磁）

化クロムは 4 価クロム）・巻 かれた状 態で保 存 するとテープ間で磁 気信号の写り（転写）が発生する（5）ライバルを駆逐した日本の Co 酸化鉄
MO･Fe2O3（M は 2 価金属）の化学式をもつ物質はており（元素番号の違いは１）結晶内で Co が拡散しフェライトと総称され、1930 年代初頭、東京工業大

やすく磁気異方性が変化するためであった。特にγ酸学の加藤与五郎、武井武によって発明がなされた極化鉄の場合は結晶格子に空位のサイトがあるため Co

めて重要な工業材料である。フェライトは金属 M のがさらに拡散しやすくなった。

種類によって様々な磁性を示し、大別すれば Mn-Zn

こ れ に 対 し 1971 年 に W.P.Haller がγ酸 化 鉄 の 表

フェライトなどが示す軟磁性と Co フェライトなどが面に Co を被着することで Hc を 1800 Oe まで高めた示す硬磁性に分かれる。前者はフェライトヘッドと呼との報告を行ったが実用レベルのものではなかった。

ばれる磁気ヘッドの材料として用いられ、後者は永久

3M は微量の Co を固溶させることで Hc を若干高め

磁石の材料として用いられている。

たカセットテープを発売したが本質的な問題を解決し磁気テープで使用されたマグネタイトの化学式は150

これらの現象の原因は、Co と Fe と原子構造が似たものではなかった。

FeO・Fe2O3 で、これもフェライトの 1 種であり強い酸化鉄へ Co を表面に被着し内部への拡散を防ぐ方て言うなら鉄フェライトであるが、M を他の金属に式をより詳細に検討し、実用レベルに発展させたの置き換えることでより高い Hc を実現できる。その代が日本企業であった [20]。TDK は「AVILYN 磁性体」

表が Co フェライトであり磁気テープ用材料としてのを戸田工業とともに開発、ほぼ同じ時期に日立マク検討も行われた。

セルは「EPITAXIAL 磁性体」を開発した。また富磁気テープ用に DuPont が開発した Hc の高い二酸

士写真フイルムはγ酸化鉄とマグネタイトの中間体に化クロムの登場に対し、その対抗技術として日本企業

Co 添加した「BERIDOX」を開発した。これらによが開発し 1970 年中頃に実用化した磁性体が Co 被着

り AGFA の検討開始から十数年、実用化が断念され型の酸化鉄である。

ていた Co 添加による高 Hc 化がようやく日の目を見Co フェライトは結晶磁気異方性が強く、そのままではるに至った。Co を表面にのみ存在させた Co 被着酸

Hc が 4000 Oe にも達し記録材料には使えないため、化鉄に対し、結晶内に Co を含む従来のものを Co 固酸化鉄へ Co を少量添加する検討が早くから行われ溶（ドープ）酸化鉄、総称して Co 変成酸化鉄と呼んた。1950 年頃に西ドイツのアグファ（AGFA）は Coでいる。これらの技術については第 4 章でさらに解説

添加の酸化鉄を用いたテープを開発した。しかし、する。

粒 状 で あ っ た た め か Hc は 300 Oe と 当 時 の 酸 化 鉄

日本のメーカによって開発された Co 被着酸化鉄

250 Oe に比べ若干高い程度で特性が経時で劣化するが最初に実用化されたのは 1970 年代中頃のカセットこともあり注目されなかった。

テープの TYPEⅡである。その後に VHS、βマック

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. Marchス、放送用のβカムなど、1980 年代中頃までに開発の商品名でメタル磁性体生産の先陣を切った。メタル

された磁気テープシステムのほとんどが Co 被着酸化

テープを最初に発売した 3M の磁性体は実験設備によ鉄を用いるようになった。磁性体 Hc は当初は 500～

るものであり、量産の準備は立ち遅れていた。そのた

700 Oe 程度であったが、1987 年に発売された S-VHS

めカセットテープ用メタル磁性体の供給は、関東電化

で は 900～1000 Oe の Co 被 着 酸 化 鉄 が 用 い ら れ た。

工業がほぼ独占することになった。

Hc は Co 量で決まり実験的には当時のメタル磁性体と同じ 1500 Oe 程度まで高めることができた。

VHS テープの後継として期待された 8 mm ビデオなどその後のメタル磁性体の需要拡大が期待されたたCo 被着をマグネタイトに行うことで Ms を大きくめ、関東電化工業以外に戸田工業、三井東圧化学（現し性能向上を図ることも行われた。VHS はテープ終三井化学）、日産化学、後にメタル磁性体の最大の供端を光透過率で検出していたためテープの遮光性を高給メーカとなる同和鉱業（現 DOWA エレクトロニク

める必要があった。光透過率の低い Co 被着マグネタス）など多くの企業が開発に乗り出した。

イトは厚みを薄くすることができるため、コストと性

実際にシステムの高密度記録化が進むと、1980 年

能を両立させるテープ設計上も有利であった。磁性

代後半から磁性体はそれまでの酸化鉄系からメタル

体は戸田工業が開発し日立マクセルが 1989 年に発売

磁性体に移行し、8 mm ビデオ、放送用ビデオ、コン

した VHS テープの HG タイプ「HGX

BLACK」は、

ピュータ用テープでその需要は急激に拡大、近年に至ブラックマグネタイトと称しマグネタイト使用を前面るまで磁気テープ用磁性体の主役の座にあった。1990に打ち出した商品であった。命名はγ酸化鉄が褐色で年代に入ると磁性体の技術開発は同和鉱業が主導するあるのに対しマグネタイトは黒色であったところからようになり、供給も同社の磁性体が中心となっていった。
メタル磁性体は金属であるため酸化鉄にはない多くきている。
1980 年代の磁気テープ最盛期を支えたのが日本発の技術課題があった。一番大きな問題は酸化しやすの Co 被着酸化鉄であった。しかし、1980 年代後半にい、すなわち錆び易いことである。メタル磁性体の主第三世代メタル磁性体が台頭し、1990 年代以降は新成分は Fe であり特に微粒子の粉末では空気に触れる

規の磁気テープシステムに採用されることはなくなった。

表面積が大きくそのまま放置すると発火してしまう。
そのためメタル磁性体の表面には薄い酸化被膜が形成（6）磁性体の優等生

メタル（合金）粉末

されている。

1978 年の 3M の発表を発端に、1979 年にかけて各

テープの状態では磁性体はさらに表面がポリマーでテープメーカから一斉にメタルカセットテープが発売

被覆されているので製品としての安全性に問題はないされた。メタル磁性体は Fe を主体とし Ni などを含が、高温高湿の環境下に長期間置かれると緩やかに酸む合金粉末であり、酸素を含む酸化鉄系の磁性体に比化が進み Ms が低下するため実用上問題のない範囲に

べ Ms、Hc とも約 2 倍と高く極めて高い磁気エネル

酸化を抑える必要があった。また粉体として扱う製造ギーをもつ。いよいよ本命登場といったところであった。

工程では表面に酸化被膜をもっていてもメタル磁性体

その商用化を可能にするメタル磁性体の量産化に初は発火の危険があり、空気を遮断するなど細心の注意めて成功したのは日本の関東電化工業であった。関東が必要であった。開発初期の頃は分散や乾燥のプロセ

電化工業 60 年史によると、同社がメタル磁性体の研スで発火するといったトラブルも頻繁に発生したと言究開発を開始したのは 1974 年であり、日立マクセル、われている。

日本コロムビアと共同研究が始まった。メタル磁性体

メタル磁性体の表面の酸化被膜の厚みは nm オーダ

は記録材料としては優れるも Hc が 1000 Oe 以上で、と極めて薄いが、高密度化に伴い微粒子化が進むと表当時の磁気ヘッドの主流であったフェライトヘッドで面積が増加するため磁性をもつ金属コアの体積が小さはヘッド磁界が弱く十分に記録することができなかっ

くなり磁気特性が急激に低下する。例えれば、お饅頭た。そのため実用化にはヘッドの技術進歩を待つ必要の皮は中の餡子が出ない程度に薄いほうが美味しいがあった。

が、皮の厚さが同じでお饅頭をどんどん小さしていく

1978 年に日本ビクターがセンダストヘッドを搭載と中の餡子が占める割合が急に小さくなってしまい、したメタルポジション TYPE Ⅳ対応のカセットデッ

お菓子として魅力がなくなるのと同じである。従っ

キを発売するに至り、メタルカセットテープの実用化て、如何に薄い酸化被膜で安定性を確保するかがメタが可能になった。量産化の準備をいち早く進めていた

ル磁性体の微粒子化における重要な技術ポイントで

関東電化工業は「MAP」（Magnetic Alloy Powder）

あった。

磁気テープ技術の系統化調査報告151メタル磁性体の製法は数種類あるが、図 3.19 に実飽和傾向が表れるようになった。これは微粒子化に用化された代表的なメタル磁性体の製法の例を示した。

よってコアが小さくなり磁気特性を維持しにくくなっ

前半の工程はγ酸化鉄の製法と類似しており、酸化たためである。そのため 2010 年代に入り新規のシス鉄を還元することでメタル磁性体を生成している。

テムは次に述べる Ba フェライトにとって替わられるゲーサイトの形状制御が重要であることは酸化鉄と同ようになった。

じである。焼結防止のため Si や Al などをゲーサイトに固溶または被着させている。

図3.21 メタル磁性体のHc推移

図3.19 メタル磁性体の製造プロセス [21]オーディオ用メタル磁性体（1980年代初期）

ビデオ、データ用メタル磁性体（1990年代中期）

図3.22 メタル磁性体の粒子体積推移
1μm

図3.20 メタル磁性体の微粒子化 [22]Ba フェライト

BaFe12O19 の化学式で示されるバリウムフェライト

メタル磁性体は 1990 年代に入り高 Hc 化を行いつ（以下 Ba フェライト）は強磁性を示し、1952 年にオ

つ図 3.20 にように微粒子化が進んだ。詳細は第 4 章

ランダの Philips が永久磁石として実用化した。Ba

で述べるが Co の導入による Fe-Co 合金化、紡錘型をストロンチウム（Sr）や鉛（Pb）に置き換えてもの形状の実現、焼結防止剤としての酸化イットリウム

よくこれらは六方晶フェライトと総称されている。少（Y203）導入などの新たな技術により実現できたもの

し複雑ではあるが図 3.23 に示すように Fe と O からである。これらにより微粒子化しても高い Hc が可能なるスピネル構造の S 層と Ba, Fe, O からなる六方晶になっただけでなく酸化による Ms の低下も改善し、構造の R 層を交互に重ねたマグネトプランバイト型

メタル磁性体は磁気テープシステムの高密度化に大きと呼ばれる結晶構造をもっている。
Ba フェライトを微粒子化し磁気テープ用材料としく貢献することになった。

152（7）磁性体の異端児

図 3.21 に主要なデータテープに用いられたメタルて用いる研究をもっとも早くから熱心に行っていたの磁性体の Hc を、図 3.22 にはその粒子体積の推移を示

は東芝であった。最初の特許は東芝から 1978 年に出した。10 年以上に渡り高 Hc 化と微粒子化を両立し願されている [23]。粉体メーカでは戸田工業が積極的続けたメタル磁性体だが、2005 年頃から Hc の向上にに行っていた。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March図3.25

八面体配位
両錐形配位
四面体配位

Baフェライトのガラス結晶化法 [25]カリ水溶液をオートクレーブ中で臨界温度以下の高温

図3.23

Baフェライトの結晶構造[24]

高圧下で反応させ Ba フェライト粒子を生成させる方法である。

図 3.24 に示すように酸化鉄、二酸化クロム , メタル

純粋な Ba フェライトは結晶磁気異方性が高く Hc

磁性体など磁気テープ用の他の磁性体は細長い針状は 6000 Oe 以上になり、そのままでは磁気ヘッドでで、主に形状磁気異方性で強磁性を示し針状の方向に記録ができないため 3 価の Fe を種々の元素で置換す

磁化容易軸がある。これに対し Ba フェライトは結晶ることで Hc を下げていた。置換元素として Co、Ti、

磁気異方性が強く薄い六角板状で板面に垂直方向に磁Zn、Ni、Nb などが用いられるが、これらの磁気特性化容易軸がある。その特徴は大きく異なる。

は東芝によって詳細に研究された [26]。
Ba フェライトは酸化鉄であり、その構造から Ms

磁化容易軸は最大でも 60 G・cm3/g 程度でメタル磁性体の約半分、他の酸化物系の磁性体に比べてもやや小さくこの

磁化容易軸

点は磁気記録用の磁性体として当初は弱点であった。
それにも拘わらず 1980 年代に将来の磁性体として注

酸化鉄
二酸化クロムメタル
図3.24

目されたのは以下の特徴を有していたためである。

Ｂａフェライト

磁性体の形状と磁気異方性の比較

代表的な製法は東芝のガラス結晶化法と戸田工業のBa フェライトの注目された特徴
・結 晶磁気異方性のため磁性体を微粒子にしても高い Hc を維持しやすい

水熱法である。ガラス結晶化法の製法の流れを図 3.25・板 形 状で垂 直 方 向に磁 化 容 易軸をもつために示した。Ba フェライトの原料となる BaO､ Fe2O3

磁 性 体 が 上 向きに配 列しやすく垂 直 磁 気 記

およびガラス形成物質である B2O3 の混合物を白金ル

録の可能性をもつツボ中で溶融させ急冷することでガラス（非晶質体）

・Hc の分布を反映する SFD（switching fieldを作成する。次にガラス結晶化温度より高い温度で再distribution） が 小さく急 峻な磁 化 反 転 が加熱しガラスマトリクス中に微粒子の Ba フェライト

期待できるを結晶成長させる。最後に希薄酸溶液でマトリクスの・メタルや蒸 着の金 属 系に比 較し酸 化 物のた

B2O3 を除去し Ba フェライト磁性体を得る方法であめ化 学 的に安 定で経 時による磁 気 特 性の劣

る。

化がない

水熱法は、Ba イオンと Fe イオンを溶解したアル

磁気テープ技術の系統化調査報告153

8 mm ビデオや S-VHS など磁気テープの高密度化

ポストメタル磁性体を決定的なものにした。

が検討された 1980 年代半ば、Co 被着酸化鉄に替わる再登場までの十数年間 Ba フェライトの種火を絶や次世代の磁性体候補としてメタル合金、窒化鉄、Co

さなかった富士フイルムの技術開発の経緯については

薄膜とともに Ba フェライトも候補となりテープメー

第 4 章で詳細に述べる。

カ各社が検討を行った。
しかし、Ms, Hc がともに高く磁気エネルギーに優れ

Co 蒸着膜るメタル磁性体が次世代材料として選ばれた。S-VHS

磁性体の粒子をポリマー中に分散し記録膜を形成すでは Co 被着酸化鉄が Hc を 600 Oe から 900 Oe に高る塗布型に比べ、薄膜型の磁気メディアは記録に寄与めることができたため、VHS と同じ酸化鉄系が引きする磁性体の充填率を高くすることができる。さらに続き採用された。

デジタル記録に有利な磁性層の薄層化も塗布型に比べBa フェライトはその特徴に注目されたにも関わらると容易なため、磁気記録材料の究極の姿と言われてず選ばれなかったのはテープ化したときの特性が劣っきた。実際に HDD は当初は塗布型であったが早くかていたからに他ならない。板状で磁性体同士が凝集しら薄膜型に切り替わり、現在はスパッタ成膜により高やすく分散や配向が針状の磁性体より難しい。また当い記録密度を実現している。

時のアナログシステムの記録波長や磁気ヘッドでは高磁気テープではポリエチレンテレフタレートなどブい Hc と微粒子の効果を引き出すことができず、一方

ラスチック性のベースフイルムを用いるため、スパッ

で Ms が小さいためアナログ記録で必要な長波長の信タ法より低温で成膜できかつ成膜速度が速い真空蒸着

号品質が劣っていた。

法が検討されてきた。磁性膜は結晶磁気異方性が強い

このような課題に対し、各種の元素を添加することCo または Ni 等を含む Co 合金が主に用いられた。日で Hc を下げたり表面にスピネル層を形成し複合化す本で早くから開発を進めたのは篠原紘一を中心としることで Ms を大きくしたりする試みも行われたが、た松下電器（現パナソニック）であった [28] [29]。最初

効果は中途半端であり逆に Ba フェライトの特徴を失の実用化は 1978 年に松下電器がオングロームの商品わせることになった。

名で発売したマイクロカセットであった。磁性膜の厚1990 年に東芝はテープではなく Ba フェライトを用

みは 0.3μm（300 nm）であり正にナノテクノロジー

いた 3.5 インチフロッピーディスク 2ED を発表したの世界に足を踏み入れた商品であった。商品名オンが、容量 2.88 MB はそれまでの 2HD の 2 倍に過ぎずグロームは 0.3μm ＝ 3000Å（オングストローム）か

ほとんど市場には出回らなかった。当時はメタル磁性ら来ており命名自体は先取りしすぎた感はあるが、当体を用い 10 MB クラスのディスクが検討されていた時期

時の塗布型の厚みである 3～6μm に対し一桁以上薄でありBa フェライトの実用化を焦った感は否めなかった。

くその後の磁気テープの薄層化を予感させるもので以上のことは、当時のシステムや周辺技術が Baあった。1984 年には塗布層の上に薄い蒸着膜を設けフェライトの特徴を活かす状況にはなかったからともる構成のカセットテープも発売された。蒸着テープは言える。しかし、このような多くのネガティブな結ME（Metal Evaporated）テープとも呼ばれている。

果は Ba フェライトに対しマイナスの先入観をテープ

1990 年代に入りより高密度記録の映像用として ME

メーカ、システムメーカに深く植え付けることになっテープの応用検討が活発化、民生用の Hi8、DVC、てしまった。メタル磁性体の急速な進歩もあり、その

MICROMV、放送用の DVCAM、コンピュータ用の後の十数年間で Ba フェライトはほとんど忘れ去られ

AIT などで実用化された。

た磁性体となっていた。

蒸着テープの課題は、磁気異方性の向上と実用耐久

しかし、2006 年に富士フイルムと IBM が Ba フェ性の確保であり、斜め蒸着と酸素の導入がブレ－クス

ライトを用いた記録密度 6.7 Gbpsi テープの技術発表

ル－技術となった。電子ビームで金属を気化しベースを行い再び脚光を浴びることになった

[27]

。記録容量

フイルム上に蒸着させると膜が柱状に成長しカラムをにすると 8 TB であり、当時のメタル磁性体を使った形成するが、高密度の磁気記録を行うにはこれらのカ

LTO-G3（容量 400GB）の 20 倍で業界の予想を覆す

ラムが磁気的に独立しかつ十分な磁気異方性をもつこものであった。次世代磁性体の有力候補として再浮上とが必要になる。しかし、垂直方向に成膜すると成長し 2011 年に IBM と Sun Microsystems のハイエンド

した柱状カラム同士がくっ付き連続膜となってしまいのコンピュータテープで Ba フェライトは実用化され十分な磁気異方性を得ることができなかった。

た。主力商品である LTO でも第 6 世代から採用され154（8）高度な芸術品

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

パーマロイ（Fe-Ni）を斜めに蒸着すると磁気異方性 が 得 ら れ る こ と を 1959 年 に ス ミ ス（D.O.Smith）

び CoO の導入によって向上した。耐摩耗性はパーフらが発見、1965 年には IBM のベイト（G.Bate）、ス

ルオロポリエーテル（PFPE）などのフッソ系潤滑剤

ペリオテス（D.E.Speliotis）らが Co 蒸着膜で系統的を蒸着膜にオーバーコートすることで確保している。

な研究を行っている。1970 年代半ばに連続して入射HDD と同様に DLC（diamond-like carbon）の保護

角を変化させることで高い磁気異方性を実現し、斜め膜を設けることも効果的である。

蒸着法を実用レベルに進化させたのが松下電器であった。

ME テープは塗布型のメタルテープに対し Ms が高
くより薄膜化も可能であったためデジタルの高密度記録に適していた。また比較的低い Hc でも高性能で薄膜化と合わせて磁界の弱いヘッドでも記録できるという長所があり、1990 年代に数種のシステムで ME
テープが採用された。しかし、同時期に開発された塗布型の薄層メタルは ME テープに匹敵する特性を示
し、製膜速度などの生産性で ME テープより有利であったため、コンピュータ用など大面積を必要とする
テープは塗布型が主流となった。
2000 年 代 に 入 り ソ ニ ー は ME テ ー プ の さ ら なる 高 密 度 化 の 検 討 を 進 め、2002 年 に は 記 録 密 度
11.5 Gbpsi、2007 年 に は 23 Gbpsi 達 成 の 技 術 報 告 を行った [32] [33]。これらの報告によると磁性膜の組成はCo-CoO で柱状の Co が CoO のマトリクス中に粒状

図3.26

斜め蒸着法の比較 [30]で存在するグラニュラー構造をとり、磁性膜の厚みは28～35 nm、Hc は 1280～1670 Oe である。

図 3.26 は従来の方法と比較した松下電器による斜ME テープはその薄膜構造から斜め方向に磁化容易め蒸着法の概略図である。この方法は電子ビームによ軸をもっている。そのためリングヘッドによる記録にり蒸気化した Co 合金を冷却ドラム上で回転するベー対し長手方向に磁化容易軸をもつ塗布型とは異なる挙

スフイルム上に積層していく方法である。入射角が 0動を示す。長手方向に磁化容易軸をもつ塗布型テープ

度附近から 90 度に向かいマスキングで規制される位の場合は、出口側のヘッド磁界で記録されたあとヘッ置まで蒸着膜の角度が連続的に変化していくため、蒸ドの尾引き磁界による記録減磁の影響を受ける。一着膜は図 3.27 のような斜めのカラム構造をとる。斜方、ME テープでは斜めに向いた磁化容易軸とヘッめに蒸着することでカラム間に適度な空隙が発生し、ド磁化の方向が一致する入口側で記録磁化が決まり、磁気的な結合を遮断することで磁気異方性を発現してヘッド磁界が磁化困難軸と一致する出口側では記録減いる。さらに蒸着源をドラム中心からずらし蒸着効率

磁の影響をあまり受けない。また磁化容易軸が斜め方の低い高入射角（ベースフイルムに平行に近い角度）

向なので垂直磁化成分をもつことができる。これらはの蒸着量を多くすることで磁気異方性を高めている。

ME テープが高密度記録で優れた特性を示す理由の一

また蒸着を酸素ガス中で行うことで反強磁性の酸化コつである。

バルト（CoO）が発生しこれもカラム間の結合を防ぐ効果があるとしている。

なお、成膜速度が遅いため量産性や生産コストの点で実用化に課題はあるが、スパッタ成膜による磁気蒸着膜は金属なので環境の水分やガスに対する耐
腐蝕性、ヘッドとの接触に対する耐摩耗性を付与すテープの高密度化研究も近年マクセル 、ソニーによってなされている [34] [35]。

ることが必要となる。耐腐蝕性は Ni との合金化およ
Co‐O粒子Co粒子

図3.27

斜め蒸着膜の構造 [31]磁気テープ技術の系統化調査報告

155

エピソード 4

塗布と薄膜、有機と無機の争い

機能性材料の設計において、材料では無機と有機、製法では薄膜（スパッタや蒸着などドライ方式）と塗布（コーティングや印刷などウェット方式）の選択がしばしば発生する。硫化亜鉛などの金属化合物を用いた無機 EL と炭素化合物を用いた有機 EL、半導体材料を用いた無機太陽電池と色素などを用いた有機太陽電池、無機金属を用いた DVD-RW と有機色素を用いた DVD-R、二硫化モリブデン等の無機潤滑剤とフッ素系等の有機潤滑剤など例を挙げると意外と多い。また、製法において無機材料は薄膜、有機材料
は塗布が用いられる場合が多いが必ずしも無機＝薄膜、有機＝塗布ではない。
磁気テープは複合材料であり有機と無機の両方の材料を用いる。また生産方法は塗布型と薄膜型の二つがある。塗布型の磁性粒子は無機材料だが記録層の基体は結合剤など有機材料である。一方、薄膜型は潤滑剤など有機材料も用いるが基体は蒸着やスパッタによる無機材料である。
磁気テープの歴史は塗布型と薄膜型の争いでもあり、各々が長所を伸ばし短所を補うことで双方が大きな進歩を遂げた。塗布型は粒子型でもあり異方性の確保や磁化の分離が容易だが、薄膜型はそのままでは連続膜になりやすいため、磁化を分離するグレイン構造を形成する技術を進歩させてきた。薄膜型は薄く均一に製膜できるが、塗布型は膜厚が厚くそのままでは高密度記録に不利であったため、塗布技術で薄層化を可能にしてきた。一般的な傾向としては、薄膜型は微細で緻密な構造を形成しやすく基本性能で勝り、塗布型は高速製膜が可能で量産性や生産コストに優れる。実用性の面では薄膜型は耐衝撃性や耐腐蝕性、塗布型は耐候性を付与する技術開発が必要になる。
磁気記録においても記録密度を重視する HDD は早くから塗布型から薄膜型に切り替わったが、使用面積が多く信頼性を重視する磁気テープは常に塗布型が主流であった。相対する材料と製法の技術競争はお互いを切磋琢磨する。塗布型の磁気テープの記録密度がここまで進歩したのも、薄膜型がお手本にあったからと筆者は感じている。

3.6.2

強度と寸度を決めるベースフイルム

代前半までの磁気テープのベースフイルムはほとん

ベースフイルムは塗膜を設ける基板であるが、一般

どが TAC あった。一方、ポリエチレンテレフタレー

的に塗膜の数倍の厚みをもつため磁気テープ全体の特ト（PET） は 米 国 DuPont と 英 国 の ICI（Imperial

性に大きな影響を与える。具体的には力学強度と形状

Chemical Industries）が 1953 年にフイルム化を行い制御に関わる以下のような性能が求められる。

上市、日本では 1957 年に東洋レーヨン（現東レ）がICI より技術を導入し 1959 年に「ルミラー」の商標

ベースフイルムに求められる性能
・高い力学強度（弾性率、破断強度、残留歪）・少ない寸度の湿熱変化で生産を開始した。その後富士写真フイルム、帝人、
小西六写真工業（現コニカミノルタ）、三菱化成（現三菱ケミカル）がこれに続いた。PET は機械的強度、
耐吸湿性、耐溶剤性、寸度安定性に優れており、その・制御された表面形状

後 TAC に替わり磁気テープの標準的なベースフイル

・薄層化と小さい厚み変動

ムとなった。

・良好な磁性層との接着性

厚みは家庭用のカセットテープでは薄い PET ベー
スが早くから使用され、1970 年代に長時間テープ C120

156

当初、磁気テープはクラフト紙をベースとして用い用 に 6μm の PET ベ ー ス、1980 年 代 の VHS で は 長

その上に磁性層を形成していたが、その後より強度

時間テープ T160 に 12 μm の PET ベースが使用された。

が高いプラスチックフイルムに置き換わった。1943

放送用、コンピュータ用などの業務用は高い信頼性

年 に BASF が ア セ チ ル セ ル ロ ー ス（TAC） を 磁 気が求められるため 25μm 程度の厚いベースフイルム

テープに使用、国内では富士写真フイルムが 1957 年が用いられていたが、図 3.28 に示すように 1990 年代に磁気テープ用に TAC の生産を開始した。1960 年に入り大容量化のニーズが高まり磁気テープの強みで

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March幅（TD）方向の弾性率の比率を変えることが可能だ
が、その合計の値はほぼ材料によって決まりアラミド＞＞ PEN ＞ PET である。
PEN は S-VHS の長時間テープ ST-180、ローエン
ドコンピュータ用の DDS、放送用 D5 などで実用化されたあと、ミッドレンジコンピュータ用の LTO に用いられたことで PET に替わり主流のベースフイル
ムとなった。またアラミドは DDS2 から採用され、
民 生 用 の MICROMV、 ハ イ エ ン ド コ ン ピ ュ ー タ 用
T10000C などに用いられた。5μm 程度のベースフイ
ルムの多くは PEN かアラミドであるが、PET も東レ
図3.28 コンピュータ用テープのベース厚みの推移

がポリエーテルイミドの微粒子を複合化することで力学特性を強化したタイプを開発し一部の商品で実用化もある体積記録密度の向上のため、ベースフイルムの厚みは急速に薄くなっていった。

されている [36]。
磁気テープではレコーダ、ドライブで走行方向に一ベースフイルムの薄手化に伴い機械的強度を維持す

定のテンションがかかり、またカートリッジとレコーる必要が生じ、新たな素材として弾性率の高い帝人のダ内のガイドなどとの接触でテープ端部にも応力がか

ポリエチレンナフタレート（PEN、商標名「テオネッ

かる。そのためテープが伸びたままになったりワカメ

クス」）、東レのアラミド（商標名「ミクトロン」）が状に変形したりすることがある。これらを防ぐために実用化された。図 3.29 にこれらベースフイルムの構はテープ全体に占める体積が大きいベースフイルムの造式を、図 3.30 に弾性率の比較を示した。ベースフ剛性が高いことが必要で、一般的には弾性率が高い方

イルムは縦横の延伸倍率によって長手（MD）方向とが好ましい。特に元に戻らない塑性変形である残留ひずみを小さくする必要がある。またイレギュラーな力がかかったときのテープの切断を防止するため、破断

ポリエチレンテレフタレート

強度や引裂強度も高いフイルムが好ましい。ただし、弾性率が高すぎると磁気ヘッドとの接触は不安定になることがありシステムによって適切な範囲がある。

ポリエチレンナフタレート

磁気テープは環境の温湿度でもわずかな寸度変化を起こすが、これを一定範囲内に抑えないと信号の記録と再生で位置ずれを起こし品質トラブルを起こす。寸度変化には可逆である温湿度膨張と非可逆な熱収縮がアラミドある。これらの変化が許容値を超えると、アナログの
図3.29

磁気テープ用ベースの構造式

映像記録では画面が歪むスキューと呼ばれる現象やト
ラックずれによる画面ノイズといったトラブルが発生しデジタル記録ではエラーとなる。高密度デジタル記録のリニアデータテープではトラック幅が狭く、ヘッドで再生するときの位置決め精度が極めて重要になってくる。後述のようにサーボ技術によりシステム側で位置補正を行う機能があるが、磁気テープ構造の大半を占めるベースフイルムの温湿度による変化も極力抑える必要がある。
温度膨張係数はヘッド素材等の膨張係数に近い値が良く、湿度膨張係数はゼロであることが理想である。
PET や PEN の温湿度膨張係数は 10-5～10-6/℃オーダ
で、温度膨張は製膜条件である程度調整できるが湿度

図3.30 ベースフイルムの弾性率比較

膨張は材料で決まる傾向がある。不可逆な熱収縮も材

磁気テープ技術の系統化調査報告

157

料と製膜条件である程度制御できるが、テープメーカ

図 3.32 にベースフイルムの製造プロセスの概略をの製造プロセスで受ける熱履歴も影響することを考慮示す。縦延伸、横延伸の倍率によってベースの長手方して設計する必要がある。アラミドは PET、PEN に

向と幅方向の強度を調整することができるが、これは対し残留ひずみを除き温度膨張、湿度膨張、熱収縮とベースフイルム内で配向と部分的な結晶化が起こるたも小さく高密度記録に基本的に有利である。

めである。延伸倍率を大きくするとベース強度は高く

磁気テープの基本設計で述べたように、表面が粗くなるが、一方で温膨張係数や熱収縮率にも影響を与え

ヘッドとテープの距離が大きくなると出力が小さくなるため熱固定の工程含め条件を最適化している。そのる。逆に表面が平滑すぎると摩擦が高くなり走行性、

他ベースに求められる性質として磁性層との接着性が耐久性などに悪影響を与える。磁気テープの表面性はある。テープメーカで接着層を塗布する場合が多いがベースの表面形状が反映されるため、その表面性は磁ベースメーカでベースに接着層を設ける場合もある。

気テープの性能を決める重要な設計因子である。ベー

出荷

検査

裁断

冷却

熱固定

横延伸

縦延伸

さを変えることでテープ設計の自由度は大きくなる。

押出

フイルムの表と裏（磁性層側とバック層側）で表面粗

原料

粒子を添加することで表面性を制御している。ベース

キャスティング

スフイルムはサブミクロンのシリカやアルミナなどのより表面性を制御しやすいよう共押出しにより図 3.31にようにベースを多層化することもある。

図3.32 ベースフイルムの製膜プロセス

ベースの表面性はベースメーカでの製膜時、テープメーカでのテープ製造時の生産性にも影響を与える。
基本的には平滑な方向に進むため、安定した搬送、巻き取りを行うためのウェッブハンドリングの技術が求められる。

3.6.3

実用性を付与する結合剤と添加剤

磁気テープの磁性層を構成する材料は、磁性体以外に結合剤（バインダ）と各種添加剤がある。磁気テー
プの技術者はその組み合わせの妙を「処方技術」と呼

フィラー

単層ベースフイルム

んでいるが、「処方」の元々の意味は医師が患者の「症状に合わせ薬を調合する」ことである。筆者は「処方」は材料の混ぜ方であまり技術を感じないためこの二層ベースフイルム１

言葉が好きではなかった。しかし、実際に磁気テープの開発を行うと様々な課題が発生し、かつ各々の課題が複雑に関連しあっている場合が多く、あちらを立て

二層ベースフイルム２

ればこちらが立たずのモグラ叩きの繰り返しになりが微粒子フィラーちであった。また一つのシステムで好結果をもたらしても他のシステムでは逆効果であったりすることも頻

三層ベースフイルム
粗粒子フ
フィラー

図3.31 ベースフイルムの多層化

繁に起こった。そのため一つ一つの現象で何が起こっているかを丹念に調べ、材料の選択や組み合わせで最適解をもとめる、すなわち「症状に合わせ調合する」

ベースフイルムの平均的な表面粗さはテープの SN

がテープ開発の実態を表す一側面であることは否定で比に影響を与える一方で、フィッシュアイとも呼ばれきなかった。敢えてこれを「処方技術」と呼ぶなら各るイレギュラーに発生する粗大突起はアナログ記録でテープメーカで解決のアプローチが異なり、多くの場

は映像や音声が飛ぶドロップアウトになり、デジタル

合ノウハウとしてその内容は明らかにされていない。

記録では大きなエラーとなる。主な原因はポリエステ

テープを分析すれば材料が何かはある程度分かるが、

ルの重合や製膜で発生する低分子のオリゴマーでありどのように機能させ性能に繋げたかのメカニズムや設これを極力なくす工夫がなされている。

計思想までは分からない。この点において磁気テープ

現在、磁気テープで使用されているベースは PET、

158

はインテグラル型商品と言える。

PEN、アラミドの 3 種であり、実用化された順に機もっとも、薬も個々の物質が有効でなければ調合す

械強度は高くなるがコストも高くなるため、必要性にる意味はない。磁気テープにおいても磁性体など個々応じこれらのフイルムは使い分けられている。

の材料技術がテープ全体の進歩のベースにあったこと

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. Marchは言うまでもない。

とができた。代表的なものとして、ジフェニルメタン

処方でまず重要なのは結合剤（バインダ）である。

ジイソシアネート、トルエンジイソシアネート、イソ

バインダはその名のとおり磁性体をつなげ塗膜を形成

ホロンジイソシアネートなどがある。イソシアネートする役割をもつ。以下のような多くの機能が求められは添加時点では低分子で塗膜を軟化させるため、後述

る材料である。

する圧延（カレンダ）工程での成形性が良くなり表面を平滑にすることができるという一石二鳥の効果がバインダに求められる機能
・磁性体をよく分散し磁気的凝集をなくす
・磁性体の充填性、配向性を高める
・塗膜の強度を高め耐久性を付与する
・塗膜の表面を平滑にする・塗膜をベースフイルムによく接着させる・塗膜に適度な柔軟性をもたらす・経時による劣化が少ないある。その他の熱硬化樹脂としてはエポキシ樹脂がある。また TDK は電子線硬化樹脂を用いた製品を発売している。最初はフロッピーディスクに耐久性向上の目的で使用したが、その後データテープ LTO に用いている。電子線硬化は熱硬化と異なり瞬時に硬化するためテープの生産性の向上にも効果がある。
以上のようにバインダは塗膜の強度を保つ役割を果たすが、一方でバインダは磁性体を分散するもう一つの重要な機能がある。磁性体の表面はその種類や製法
によって酸性とアルカリ性など異なる性質をもってい磁性体が記録を担う基本素材とすると、バインダは磁性る。バインダはその磁性体表面によく吸着すること体がもつ本来の記録性能を発揮させる役割をもつ。バイが必要であるが極性基を導入することで分散性が大ンダは塗膜に必要な強度や平滑性を実現する重要な機能きく改善した。このような極性基は多くのものが検ももっている。磁気テープ用のバインダは各社各様の検討討されたが、-OH、-COOH、SO3Na などが代表的なが行われたが、筆者が考える重要な技術は、①硬化系ものである。特に SO3Na を導入した塩化ビニル樹脂樹脂の採用、②樹脂への極性基の導入の 2 点である。

は分散性に優れ、代表的な日本ゼオンの塩化ビニル

磁気テープでは複数のバインダを組み合わせる場合「MR110」は多くの磁気テープで使われるようになっが多い。当初よく用いられのは塩化ビニルに適度な柔た。極性基導入により分散性が高まることで磁気特性軟性をもたせた塩化ビニル酢酸ビニル共重合体であっが改善されるだけでなく磁性層の表面も平滑になる。

た。塗膜は硬質なほど耐久性に有利であるが、一方でさらに磁性体との吸着が高まることで塗膜の強度も向脆くなったりヘッドとの接触が不安定になったりする

上し、言ってみれば一石三鳥の効果をもたらした。

ため適度な柔軟性を付与する必要がある。そのため塩磁気テープに含まれる添加剤には、潤滑剤、研磨剤、化ビニル系樹脂にさらにウレタン樹脂を併用する場合

帯電防止剤、分散剤などがある。磁気テープはヘッドが多い。その他、塩化ビニリデン樹脂、アクリル樹脂、と接触するためテープ、ヘッド界面で発生する様々なセルロース系樹脂、フェノキシ樹脂、ビニルブチラー

現象、すなわちトライボロジ－の課題を解決すること

ル樹脂などが検討されてきた。

が記録密度の向上と同じ重要な技術課題である。ヘッ

一方、より塗膜強度を向上させるため硬化系樹脂を用いることが次に検討された。固定ヘッドのオードおよびドライブやカートリッジの部材との接触で以下のような問題が発生する。

ディオテープではテープがヘッドと接触する速度は数cm/s から数十 cm/s 程度だが、回転ヘッドのビデオ
テープではその速度は数 m/s～数十 m/s で約 100 倍の速度でヘッドに接触するためテープがダメージを受けやすい。特に一時停止し静止画像とするスチル
モードでは、テープの同じ個所を数分にわたりヘッドが高速で接触し局所的に温度があがり磁性層の強度も低下するためさらにダメージを受けやすくなる。こ

磁気テープのトライボロジー課題
・磁性層の損傷
・テープエッジの損傷
・走行の不安定化（蛇行、振動）・ヘッド汚れの付着・ヘッドの摩耗のような課題に対し、反応性の高いイソシアネート
基（N=C=O）をもつ化合物を磁性塗料に添加し、塗テープの高密度化進めると、一つの信号を記録する

布後に高温で処理し熱硬化させ塗膜強度と軟化温度を面積が小さくなるためこれらの現象の品質への悪影響

高めることで、テープの耐久性を大きく改善させるこは大きくなる。さらに高密度化の手段である表面の平磁気テープ技術の系統化調査報告159滑化や磁性体の微粒子化がこれらの現象をより悪化さ①磁性層せる傾向があるため、記録密度向上と走行耐久性の両磁性層3～6μm

立は常に技術者の頭を悩ませるものであった。

ベースフイルム

このような課題に対する基本的な施策は摩擦係数の低減であり、そのため多くの潤滑剤が検討された。大②重層磁性層

上層磁性層 2～3μm

別すれば低速の接触状態で効果を示す境界潤滑材、高音声用

下層磁性層 2～3μm
ベースフイルム

速で効果を示す流体潤滑剤であり、前者の代表はステアリン酸などの脂肪酸、後者の代表はステアリン酸ブチルなどの脂肪酸エステルであり多くの磁気テープで上層磁性層 0.5μm

映像用

下層磁性層 3～4μm

用いられている。これら潤滑剤は摩擦を下げる効果がある一方で塗膜を可塑化するため最適な量とする必要

ベースフイルム③磁性薄膜＋保護層がある。また固定ヘッドと回転ヘッドのシステムがありヘッドや部材の形状や材質、接触速度も様々なためテープメーカ各社が各々のノウハウをもとに処方を決

保護層、潤滑層
磁性薄膜 0.3μm以下

ベースフイルム④薄層磁性層＋非磁性下層
薄層磁性層 0.05～0.3μm

めているのが実態である。

非磁性下層 1～2μm

多くの磁気テープには研磨剤、カーボンブラックな
どの粉体が使われている。研磨剤は粒径が 100 nm 程
度でモース硬度が高いアルミナ（Al2O3）、酸化クロ

ベースフイルム

図3.33

磁気テープの基本的層構成

ム（Cr2O3）などが主に用いられる。研磨剤はヘッド

るが、年をとると聴こえなくなる）。一般に音声のアとの接触で磁性層を保護するとともに、ヘッドに付着

ナログ記録において記録の深さは波長の 1/4 程度と言する汚れを除去する効果がある。しかし、多すぎるとわれている。これに当てはめると、例えば走行速度

ヘッドを摩耗させるためこれも最適化されている。粒4.75 cm/s のコンパクトカセットでは 10 kHz の高音

径が 100 nm レベルの比較的大きなカーボンブラックの信号の記録の深さは 1.2μm となり、中音や低音は

は、テープ表面に適度な突起を形成させることでヘッ

さらに深いところまで記録される。磁気記録で用いらドとの摩擦を下げる効果がある。粒径 10 nm レベル

れる信号の波長は多様であり磁化される深さが異なるの微粒子でストラクチャー構造をとるカーボンブラッ

ことから、記録システムによって深さ方向に磁気特性

クは、テープの導電性を高め静電気の発生を防止するを最適化する考えが当然のごとく生まれる。1970 年効果がある。

代に入りまず音声記録において②の磁性層の重層化が分散剤は磁性体の表面に吸着しバインダによる分散効果を高めるために使われる。

検討され、1973 年にソニーが発売したカセットテー
プ「Duad」がその最初の製品であった。コンパクト
カセットの章で述べた通り「Duad」は従来のγ酸化3.7 記録方式に最適な層構成

クロムの磁性層を設けたもので、中音域の特性がやや落ち込むため所謂ドンシャリ傾向の音であったが帯域

高性能の磁性体を高充填で緻密に配置させることがの広さを感じさせる製品であった。スピーカで言えば磁気テープの基本特性の向上に繋がるが、システムの低音用のウーハーと高音用のツイータの 2 ウェイ方式

記録方式によって記録層、塗布層の構成を最適化すである。音声用での磁性層の重層化は記録原理にかることも重要な設計要因である。塗膜の構成は図 3.33なった設計であり、その後に各社から多くの重層テーに示すように、①単層磁性層、②重層磁性層、③磁性プが発売された。磁性層の厚みは上層、下層とも 2～

薄膜＋保護層、④薄層磁性層＋非磁性磁性層の大きく3μm 程度であったと推測される。
映像記録の家庭用ビデオでは、カラー信号を低域変

4 つに類別される。

160

鉄の磁性層の上に Hc が高く高音特性に優れる二酸化

磁気テープ実用化の歴史の最初の 20 年はもっとも換し輝度信号の FM 変調信号に重畳して記録されて単純な①の単層磁性層の時代であり、その厚みは数μいる。これらの信号の波長は音声信号より短く、映像

m と厚いものであった。音声の周波数特性は 20 Hz～

信号は磁気テープのより浅い部分に記録される。1989

20 kHz で示されることが多いが人間の聴力もこの範

年に富士写真フイルムは同時に二層を形成する重層塗囲内にある（若い人には高音の 10～15 kHz が聴こえ布技術を開発、ビデオテープでは初めて重層の構成

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

の VHS テープを発売した。短波長で映像の明るさを示す輝度信号が記録される上層、長波長で色合いを示
すカラー信号と HiFi オーディオ信号が記録される下層の磁気特性を各々最適になるように設計したものだが、波長の短い輝度信号を記録する上層は 0.5 μmと音声記録用の重層テープより薄い設計になっている。同社はその後 S-VHS、8 mm ビデオテープの磁性層も重層構造とした。TDK は S-VHS で重層構成の「XP-HiFi」を、Konica（現コニカミノルタ）も同様な構成の S-VHS を発売した [37]。
③は塗布型テープでは実用化が難しく、蒸着テープなどの金属薄膜がこのタイプに相当する。高密度記録に適するサブミクロンの磁性膜に耐久性を付与する保護膜の形成技術が実用化を可能にした。

図3.34④はデジタル記録に適するよう塗布型でサブミクロ

磁気テープ生産プロセスの概要

ンの磁性層を非磁性層上に形成した構成であり、現在の世界であり、微細な構造を如何に造り上げるかが品のコンピュータ用テープの基本構成となっている。均一で質を大きく左右する。第二章の冒頭で筆者は記録を薄い磁性層を形成する塗布技術がこれを可能にした。

「材料に物理的変化を固定すること」と定義したが、記録に関わる層構成は以上であるが、その他に磁性層とベースフイルムの間に接着層を、磁性層の反対側

それを高い分解能で行うためには高度なプロセス技術が不可欠であった。

に走行安定性を付与するバックコート層を設けること高密度化によってテープの幅、厚みといった寸度、が多い。バックコート層はカーボンブラック等を結合

粗さなどの表面の制御にもますます高い精度が求めら

剤に分散させたもので、カートリッジやドライブ内のれるようになった。構造の制御は材料だけでは実現すガイド等と接触するときの摩擦係数を下げ、テープることはできず、そこに磁気テープにおけるプロセス

走行や巻きを安定化させる効果がある。また導電性を技術の重要性がある。実際の開発では個々の課題に対付与することで帯電防止の効果も付与している。バッ

し材料、処方技術で解決するかプロセス技術で解決す

クコート層は当初は耐久性が重視される放送用ビデオ

るか、これは開発およびその後の生産におけるコスト

テープに適用されたが、その後 VHS の HG タイプや長パフォーマンスで決めるべきであり、開発マネージメ

時間の薄手タイプにも採用されるようになった。

ントのポイントにもなっている。
プロセス技術は磁気テープメーカ各社の中でノウハ

3.8 微細構造を精密に造り上げるプロセス

ウ含めた独自な形で技術が進化していったのが実態である。各装置メーカの汎用品を用いることは少なく、個別の仕様を提示しながら自社でさらにカスタマイズ

磁気テープ生産プロセスの概要を図 3.34 に示した。

していくことが多い。そのため近年のプロセス技術に磁性体やベースフイルムなどの材料技術が磁気テー

ついてはテープメーカ各社の機密事項であることが多プの基本性能を高めるため重要であることは当然であく、ここでは公開情報や一般情報の域を出ないことをるが、プロセス技術は同じように磁気テープの性能を承知願いたい。

大きく左右する。
最先端の磁気テープで用いられている Ba フェライ

3.8.1

磁性体を解きほぐす分散

ト磁性体の粒径は 20 nm 以下であり厚みは数 nm で磁性体は粉体では凝集しているため、良好な記録をある。一方、記録システムの最短ビット長は約 50 nm行うためには個々の磁性体に分離させる必要がある。

であり、良好な記録特性を得るには磁性体を単粒子に

また近年の磁性体の大きさは数十 nm と小さくかつ磁まで分散し磁気的に分離しかつ均一に配列させる必要

気的な結合による凝集も起こるため、通常の顔料に比がある。また磁性層の厚みは数十 nm であり、この変

べ分散は厄介であると言ってよい。そのため機械的な動を± 10% の数 nm 以下に抑えないと出力変動が大力で凝集を解砕させるだけでなく、バインダや分散

きくなり SN 比が低下する。まさにナノテクノロジー

剤を磁性体表面に吸着させ物理化学的な方法で粒子を磁気テープ技術の系統化調査報告161

個々に分散していく必要がある。このような分散の方

ドクターコート

リバースロールコート

法は多種多様であるが代表的なものとしてボールミルとビーズミル（サンドミル）がある。
ボールミルは古くから用いられ、円筒容器内に cm
オーダの金属製のボールとともに磁性体、バインダ、溶剤を投入し、容器を回転させボールとの衝突による衝撃力で凝集を解砕させる方法である。この方法は強グラビアコート

い衝撃力が得られるため大きな凝集の破壊には適するが、ダイコート

微粒子の磁性体を単粒子にまで分散するには適していな
い。また磁性体の粒子そのものを破壊する懸念がある。
ビーズミルは mm オーダ以下のガラスや金属、セラミックのビーズを原材料とともに攪拌することで剪
図3.36

断力により凝集を解砕する方法であり、より微粒子を代表的な塗布方式

単粒子にまで分散するのに適している。
これら分散の前処理としてより高粘度の状態で高い剪断力をかける混錬を行う場合もありロールミル、ニーダーなどが用いられる。
図 3.35 は磁気テープ表面の SEM（走査型電子顕微鏡）像である。数十 nm の磁性体が単粒子に近いまでに分散されているのがわかる。

メタ ル テー プ

図3.35

3.8.2

Ｂ ａ フ ェ ライト テー プ

磁性体の分散状態

磁性体を緻密に並べる塗布、配向

ベースフイルム上に緻密で均一な薄い磁性層を形成する塗布プロセスは、磁気テープのプロセス技術の中でもっとも重要と言っても過言ではない。磁性層が不均一であると出力が変動し SN 比が低下する。また生図3.37

富士フイルムの初期の塗布機（1960年代）

産性や歩留まりにも大きな影響を与える。均一に薄くかつ高速で塗布する生産技術はテープメーカにとってが、テープ全体の厚みも塗膜の厚みも写真フイルムのの競争力の源でもある。

1/10 以下と薄くかつ高速で成膜するため新たな技術

塗布方式は図 3.36 に示すようなドクター方式、リ162

開発が必要となっていた。

バースロール方式、グラビア方式、ダイ方式など一般

その後、高密度化が進むと磁性層の厚みが初期の的な塗料の塗布方式を基本に各社各様の方式が用いら10μm オーダから 100 nm オーダと 1/100 の薄さになれ、その後独自に開発を進めるようになった。

り、より高度な塗布技術が必要になっていった。その

図 3.37 は富士写真フイルムが 1960 年代の初期に用内容は各社の生産ノウハウとして機密性が高く、技術いた開発用の塗布ヘッドと塗布機の全体である。同の詳細を明らかにすることはできない。参考までに富社は写真フイルムの技術を転用できる部分もあった

士フイルムが技術発表などで公表している二層塗布の

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March3.8.3

最終品質を決める仕上工程

塗布、配向し乾燥させたロール状の磁気テープの原反はその後カレンダ処理と呼ばれる圧延工程を通る。
カレンダは図 3.40 にように金属ロールと弾性ロール間、または金属ロール同士の間に磁気テープ原反を通し温度と圧力をかけることで表面を平滑にする工程
図3.38 ダイ塗布方式の概略図 [38]である。平滑化でスペース損失を少なくする効果があ
るだけでなく、磁性層の磁性体の充填率が上がり出力を高める効果がある。また磁性層の弾性率が高くなり耐久性に対しても有利であることが多い。

図3.39

最新の磁気テープの断面TEM像
図3.40 カレンダ
（圧延）
処理工程

ダイ塗布方式の概略を図 3.38 に示した。この方式により 100 nm オーダの極薄層を高速で塗布することが可能になった。

熱硬化樹脂を用いる場合はカレンダ処理のあと熱処
理工程で塗膜の硬化を促進させる。原反はその後に最新のコンピュータ用テープの磁性層厚みは 60 nm

図 3.41 のように所定の幅に裁断（スリット）される程度である。図 3.39 に透過型電子顕微鏡（TEM）にが、スリットはテープの形状制御の点で重要な役割をよるテープの断面写真を示す。

もつ。スリット品質で重要なのは、幅精度、直線性、

この厚みは人間の毛髪の 1/1000 の薄さであり、ムエッジ品質である。テープは記録再生を正確に行う

ラなく毎秒数 m の高速で均一で形成する技術は正にため走行位置を精度よく制御する必要がある。ドライ

精密生産技術の先端と言ってもよいだろう。これを例

ブ内の規制ガイドなどがその役割を果たしているが、えれば、コップ１杯 100 cc の塗布液をテニスコート

テープの幅精度や直線性が悪いと走行に変位や蛇行が一面に均一な厚みで 1 分以内に敷き詰めることに相生じ位置決めに狂いが生じ品質トラブルが発生する。

当する。

特に高密度化でトラック密度が高くなるとその影響が塗布した直後に磁性体は塗布液中でランダムな方向大きいため、ミクロン単位の高精度のスリット技術がを向いているが、これを記録する方向である長手方向開発された。またテープ端部は裁断面が部材と接触すに並べる必要があり、図 3.34 の中に示したように塗るためダメージを受けてデブリが発生しやすくドロッ

膜を乾燥させる前に磁界をかけて配向させる。配向には永久磁石やソレノイドが用いられ併用することもある。また図 3.34 の同極の対磁石を異極の対磁石とす
ると、Ba フェライトなどを垂直方向に配向させることができる。その他に補助配向として交流磁界やパルス磁界を印加する方法も提案された。配向性は磁界の強さ、磁性体の分散度、塗布液の粘度などにより変わるが、磁界をかけたあと未乾燥状態が長く続くと配向の戻りが生じてしまうため磁場中で塗膜を乾燥させる
ことが理想である。
図3.41 スリット工程

磁気テープ技術の系統化調査報告163

エピソード 5

同時重層塗布技術の誕生

富士写真フイルムの同時重層塗布技術は 1980 年代半ば、同社の生産技術部門の柴田徳夫、千野直義らが開発した技術であり、磁気テープの歴史における重要なプロセス技術である。同社は写真フイルムにおいて数層の感光層を同時に形成する技術を以前から有しておりその技術の応用という見方もされたが、磁気テープの塗膜の形成速度が写真フイルムより一桁以上速いこと、塗膜の厚みが一桁以上薄いこと、水系ではなく溶剤系であることなど異なる点が多く新たな技術開発が必要であった。この技術を既に重層テープが製品化されていたオーディオテープではなくビデオテープに適用する新たなプロジェクトが 1986 年にスタートした。ビデオテープで必要なサブミクロンの上層の薄層化が同技術によって初めて可能になった。
テープ開発は当時オーディオ開発部門であった筆者が担当、その後ビデオ開発部門の稲波博男が加わった。2 つの層とすることで機能分離した設計ができるため技術者としての面白みはあったが、同時に塗布するため塗布液の相性が悪いと上手く塗れない、期待した性能が出ないという苦労も多かった。また、VHS という当時の主力製品、量産品種に 2 年という短期間で新技術を適用するプロジェクトはタフな仕事であった。同技術を用いた最初の VHS テープは 1989 年に発売され、その後 VHS-HG、S-VHS、さらには

3.9 テープの性能を高めたシステム技術

8 mm ビデオ、カセットテープと同社の民生用テープ全体に展開され、1990 年代初頭に「ダブルコーティ
ング」の製品ラインアップを完成させた。

磁気テープの 10 倍/10 年の記録密度の向上はテープ

しかし、当時は民生用テープの需要がピークに達し製品もコモディティ化しつつあった時期であり、事技術とシステム、ハード技術の進歩の融合によってな業へのインパクトは必ずしも大きいものではなかった。このプロセス技術の最も大きな貢献はその後のコされたものである。その寄与を厳密に分離することはンピュータ用テープのデファクト技術となる薄層メタルテープを誕生させたことにある。
不可能だが、
例えば 1994 年に発売されたコンピュータ

用テープ DLT4000 の面記録密度（線記録密度×トラック密度）は 0.054Gbpsi（163kbpi×0.333ktpi）であるのに対し、2010 年に発売された LTO-G5 は 1.204Gbpsi
れた LTO- 5 の面記録密度は 23 倍になっている。一プアウトやヘッド付着の原因となるため、裁断面の形（384kbpi×3.14ktpi）で23 倍になっている。一方、方、DLT4000とLTO
5のテープは同じ薄層メタル状を制御する技術も重要である。
DLT4000 と LTO-G5 は同じ薄層メタル構成をとっている
構成をとっているが、使用するメタル磁性体の体積はスリット後、必要に応じ表面をクリーニング処理、 が、使用するメタル磁性体の体積は約1/10 になってい研磨処理する場合がある。これはテープ表面の突起や る。約 1/10 になっている。
記録密度を決める基本特性である SN
塵埃を取り除くだけでなく、表面の潤滑材を配向させ記録密度を決める基本特性である
SN 比は多くの要比は多くの要因によって決まり、様々な理論式、近似式、実験式が摩擦を下げる、表面の余剰な物質を取り除きヘッドへ 因によって決まり、様々な理論式、近似式、実験式が提示されている。SN 比の近似式の一例として以下がの汚れ付着を防止するなどの効果をもつ。その後、所 提示されている。比較的厚いメディアの短波長信号のある [39]。SN 比の近似式の一例として以下がある[40]。
定のカートリッジに組み込みを行う。カートリッジ 広帯域でのの部品の材質選択や成型精度、テープのリールへの巻取り方法も最終品質に影響を及ぼす。また近年の高密度のデータ用テープでは位置決めのためのサーボ信号
をテープ上に予め記録している。これについては次節

164

3.9.1 テ

磁気テ
させるに
らには記
における
ッドから
性能を十
磁気記
ヘッドは
る磁束の
ーマロイ
ライトの
どに分類
要な特性
波数領域
3.4 にヘ2

SN 比 ∝ 粒子密度 × トラック幅 × 最短記録波長

これに当てはめてみると、DLT4000 に対し LTO-G5ので1 ビットを 1/2 波長と仮定し当てはめると、LTO-5
はトラック幅（トラックピッチに対する比率は同じと3.9 で述べる。
面記録密度での SN 比は、DLT4000 と同じメディアで仮定）と最短記録波長（ビット＝1/2波長と仮定）がは 1/23 倍（-34dB）に低 下 することになる。
磁性体
小さくなることでSN比は1/23
倍（-34dB）に低下、磁の微 粒 子 化で LTO - 5 の粒 子 密 度も 10 倍になったと性体の微粒子化で粒子密度も10 倍になったと仮定す仮定すると SN 比は 10 倍（20dB）改善できることにな
3.9 テープの性能を高めたシステム技術るとる。従って、残り14dB
SN 比は 10 倍（20dB）改善でき、残り14dB の SNの SN 比低下は何らかの技術で比低下を何らかの技術でカバーしている計算になる。
カバーしている計算になる。テープでは高 Hc 化や表面
テープでは高 Hc 化や表面の平滑化などによる出力損の平滑化などによる出力損失の改善などがあるがそれだ
磁気テープの 10 倍 /10 年の記録密度の向上はテー失の改善などがあるがそれだけでは不十分である。以けでは不十分である。以上は多少乱暴な計算ではある
プ技術とシステム、ハード技術の進歩の融合によっ
上は多少乱暴な計算ではあるが、ヘッドの記録性能のが、ヘッドの記録性能の向上と再生ノイズの低減、新たてなされたものである。その寄与を厳密に分離する向上と再生ノイズの低減、新たな信号処理の導入などな信号処理の導入などシステム技術の寄与も大きいと考ことは不可能だが、例えば 1994 年に発売されたコンシステム技術の寄与も大きいと考えられる。
えられる。
ピュータ用テープ DLT4000 に対し、2010 年に発売さシステム技術は、磁気テープが本来もつ性能を引き出す役割と、磁気テープがもつ弱点を補う役割をもっ
国立科学博物館技術の系統化調査報告 Vol.29 2020. Marchている。そのような観点で重要なシステム技術は以下の 4 つと考える。

組成

飽和磁束密度
実効透磁率
抗磁力（Oe)

ビッカース硬度

パーマ
磁束と透
化鉄を用
耐摩耗性
いたカセ
一方
1980 年
が低いこ
プの Hc
以上の高

システム技術は、磁気テープが本来もつ性能を引き一方、フェライトヘッドは硬質で耐摩耗性に優れ出す役割と、磁気テープがもつ弱点を補う役割をもっ1980 年代の多くの磁気システムに用いられたが、Bsている。そのような観点で重要なシステム技術は以下が低いことが短所であった。一般にヘッドの Bs はの 4 つと考える。

テープの Hc の 5 倍以上が必要と言われ、メタルなど
1500 Oe 以上の高い Hc の磁性体を使用するシステムには不向きであった。これに対しセンダストやアモル

テープの長所を引き出し

短所を補うシステム技術

・記録ヘッドと再生ヘッド

ファスヘッドは Bs が高く高 Hc の磁気テープの記録が可能であり、高密度記録のシステムで使用されるようになった。カセットテープでは日本ビクターがセン・記録方式と信号処理方式

ダストヘッドを搭載することで初めて Hc 1100 Oe ク

・エラー訂正方式

ラスのメタルテープの使用が可能になった。ソニー

・サーボトラッキング方式

はセンダストをフェライトヘッドのギャップ部にスパッタした Metal-In-Gap（MIG）ヘッドを開発し、これらシステム技術の詳細については各々に関する専門の文献を参照して頂きたいが、テープの特性とのHc1500 Oe クラスのメタルテープを使用する 8 mm
ビデオに採用した。
製法面では、従来のバルクヘッドとフォトリソグラ

関係においてその意義を解説する。

フィーなど半導体の薄膜プロセス技術を応用した薄膜
3.9.1

テープの長所を引き出す磁気ヘッド

ヘッドがある。薄膜ヘッドは微細な構造を高い精度で磁気テープで磁性体がもつ本来の記録能力を発揮さ形成できるため、ヘッド磁界分布をシャープにしたりせるには、磁気ヘッドで十分に記録できること、さら高密度記録に必要な狭トラックのヘッドを作成するこには記録減磁やギャップ損失など記録再生プロセスにとが可能になった。

おける磁化の損失を少なくする必要がある。またヘッ

一方、現在のシステムの多くで再生ヘッドとして用ドから発生するノイズがテープより高いとテープの性いられる磁気抵抗（MR：Magneto Resistive）ヘッ

能を十分に発揮させることができない。

ドは、メディアの記録磁化から発生する磁界に対し磁気記録の初期から使用されてきたリング状の磁気

電 気 抵 抗 値 が 変 化 す る MR 素 子 を 用 い た ヘ ッ ド でヘッドは、インダクティブ（誘導型）ヘッドと呼ばれ磁束の大きさに直接応答するものである。インダクる磁束の時間変化に応答するものである。材質では

ティブヘッドに対し高感度で低ノイズの特徴がある。

パーマロイ、センダスト、アモルファスの金属系、1990 年代末にはさらに高感度の巨大磁気抵抗（GMR:

フェライトの酸化物系があり、製法からはバルク、薄Giant Magneto Resistive）ヘッドが実用化され HDD

膜などに分類される。記録再生の性能に関わるヘッドの高密度化に大きく貢献した。磁気テープでは 1984の重要な特性は Bs が大きいこと、Hc が低いこと、年に IBM3480 が HDD に先駆けて再生ヘッドに MR

広い周波数領域においてμ（透磁率）が高いことであヘッドを使用し、2000 年代後半には GMR ヘッドもる。表 3.4 にヘッド材質の比較を示した。

IBM3592、さらには LTO でも使用されるようになっ

表 3.4

た。直近では GMR ヘッドよりさらに高感度のトンネ

磁気ヘッドの材質と特性 [40]ル磁気抵抗（TMR：Tunnel Magneto Resistive）

パーマロイ

硬質パーマロイ

センダスト アモルファス

フェライト

ヘッドも磁気テープに用いられるようになった。特に組成

Fe,Ni,(Mo)Fe,Ni(Mo,Ti,Nb,V)

Fe,Si,Al

Fe,Co,Si,B

Mn,Zn,Fe203

＞7000

＞6500

8600

9000

5500

低ノイズで高 SN 比の Ba フェライトテープによる高飽和磁束密度(G)実効透磁率 1kHz

9000

20000

15000

8000

5000

抗磁力（Oe)＜0.02＜0.025

0.03

0.015

0.05

ビッカース硬度

110

＞140

500

900

700

密度化は、これら高感度かつ低ノイズの高性能のヘッInductive head

MR head

GMR head

パーマロイヘッドは Fe-Ni 合金で比較的大きな飽和磁束と透磁率をもち安価でもあることから、初期の酸化鉄を用いた磁気テープ用の標準的なヘッドであった。耐摩耗性が課題で特に摩耗性の高い二酸化クロムを用いたカセットテープで課題となった。

図3.42

再生ヘッドによる変調スペクトルの違い

磁気テープ技術の系統化調査報告165

ドの採用によって初めて実現できたものである。図3.42 にヘッドによる再生信号の変調スペクトルを示し
たが GMR ヘッドは高感度化と低ノイズ化で大きな効

無バイアス記録

果があることが分かる。
MR ヘッド、特に GMR ヘッドの感度は温度変化に敏感であり、磁気テープのような接触記録では表面突起などとの衝突摩擦熱でスパイク状のノイズが発生する。また静電気の放電で MR 素子が破壊するなど課題があった。これらを技術的に解決するで初めて実用化が可能になった。
このように優れた磁気特性のテープの開発ととも

直流バイアス記録に、そのポテンシャルを引き出すヘッド技術の開発があって初めて磁気テープシステムの高密度化が実現できたと言うことができる。
3.9.2

テープの弱点を補う記録方式と信号処理

磁気記録は、記録方式として短所とも言えるいくつかの原理的な性質をもっている。

交流バイアス記録

第一に、入出力特性の履歴性と非線形性がある。図3.43 のヒステリシス曲線の 0 → 1 → 2 → 3 が示す通り、磁化したあと磁界を取り去ってもゼロには戻らず磁化が残るという挙動を示す。これは記録を可能にする基本的性質である一方で、0 → 1 → 2 の初期磁化に

図3.44

各種バイアス記録 [41]おいて磁界の強さに対し磁化の大きさが比例関係にない、すなわち非線形であることは応答性の点では弱点
となる。

B

２

３

図3.45

１

４

７

H

FM変調と色信号低域変換 [42]なってくることがある。
実用化のためには、これらの応答性の弱点を上手く処理するシステム側の技術が必要になってくる。図3.44 に示すようにアナログ音声信号をそのまま（無バ６５イアス）記録すると、ヒステリス曲線の非線形性のた
図3.43

磁気記録のヒステリシス曲線

め再生波形に歪が発生する。直流バイアス記録によりヒステリシス曲線の直線部分を使うことが可能になっ166

第二に、先の図 3.4 で示したように記録する周波数た。さらに音声信号を高周波信号に重畳する交流バイに対し低周波領域と高周波領域で応答が低いことがあアス記録の発明により、線形性を有しかつ振幅の大きる。低周波側は応答が磁束の時間変化に比例する磁気な信号を得ることができるようになり音声の磁気記録

記録の原理からきており、高周波側はスペース損失、が実用的なものになった。なお、交流バイアス記録は

記録減磁損失、ギャップ損失など磁気記録特有の現象

実験中に発生した電流の発振によって偶然見つかったからくるものである。

現象であることは有名である。

第三に磁気記録は接触記録であるため、記録層の不図 3.45 に 示 す ア ナ ロ グ 映 像 記 録 の 周 波 数 変 調

均一性や表面の欠陥の影響が高密度化によって顕著に（FM）記録は、広大な周波数帯域をもつ映像信号の

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March振幅変化を高周波の搬送波の周波数に変調することでした。1996 年のβカム SX では DVD でも用いられる

使用する帯域を狭くしている。同時にメディアの不均

MPEG2 圧縮方式を採用している。

一性に由来する振幅変動が直接映像に現われ難くなるようにしている。

磁気テープに限らずデジタル記録では、記録再生でエラーが発生しないようシステムで様々な工夫がなさ

バイアス記録と FM 記録はともに磁気記録がもつれている。LTO では記録でのエラーを防ぐため図応答特性の弱点カバーし、実用的なアナログ記録を可3.46 に示すように書込みの直後に読取りヘッドで確能にした記録方式の基本的な発明と言うことができる。

認、エラーがあった場合は異なるヘッドで再書込みを

信号を 1 と 0 で記録するデジタル記録では NRZ、
NRZI などいくつかの記録符号化の方式があるが、一行い、エラーが発生した特定の箇所を避けて記録するようにしている。

般的に 0 や 1 が長く続く直流成分（低周波成分）を減らす RLL（Run Length Limited）符号化を行うため、記録データを並び替えるブロック符号化が行われる。
直流成分があると微分形（磁束の変化量に比例する）の磁気記録では記録再生できない、クロック信号が再生されずジッタ（時間軸の揺らぎ）が発生しやすい、
重ね書きを行うオーバーライト特性が悪化する、アジマス記録を利用しにくい、など弊害が多いためであ

図3.46

LTOのリライトのしくみ [43]る。代表的なものとして 8 ビットの元信号データを低

後発のエラーに対しては、他の記録システムと同周波成分の少ない 10 ビットのデータに変換する 8-10

様にエラー訂正機能（ECC: Error Correction Code）

変換、14 ビットに変換する 8-14 変換などがある。

が 搭 載 さ れ て い る。LTO で は 図 3.47 に 示 す よ う に

図 3.12 に示したように 1 ビットのパルス信号を記

データ部にパリティ部を付加したサブデータセットを録しても再生パルス波形が幅をもつため、高密度記

記録し、エラーの有無の判断とエラー部の特定を行っ録でビット間隔が狭くなると符号間干渉を起こし、ている。またサブデータセットは図 3.48 に示すよう信号の振幅が低下したり信号のピーク位置がずれたに、大きなテープ傷などで訂正不能にならないようにりしエラーとなる確率が上昇する。周波数特性からビット間の干渉パターンを予め予測し、これに合うように信号の波形等化（イコライジング）を行い、ビタ ビ 複 合 と 呼 ば れ る 方 法 で 0, 1 を 判 別 す る PRML
（Partial Response Maximum Likelihood）信 号 処 理
方式が 1990 年代に実用化された。これはまず HDDに 採 用 さ れ HDD の 高 密 度 化 を 加 速 さ せ た。 磁 気
テープでもコンピュータ用の DDS3 より採用された。
PRML は そ の 後 EPRML（Extended PRML）な ど より高次に進化した。LTO - 5 ではノイズを事前予測することでデータ検出の信頼性を高めた NPML（Noise

図3.47

LTOの誤り訂正用ECC [44]

図3.48

LTOのインターリーブ方式 [45]Predicted ML）方式が、IBM の最新の 3592 では DDNPML（Data Dependent NPML）が導入された。これらの信号処理技術は波形干渉やノイズというある意
味でのメディアの不完全さを補うものであり、磁気テープシステムの高密度化にも大きく貢献した。
また、大きな記録容量が必要な映像のデジタル信号をそのまま記録しようとすると、システムの録画時間または小型化の大きな制約となるため映像の圧縮技術が適用されるようになった。ソニーは 1993 年のデジ
タルβカムに高能率符号化方式による 1/2 圧縮を適用
し、βカムの小型サイズで高画質デジタル記録を実現

磁気テープ技術の系統化調査報告

167

分割して記録するインターリーブ方式が採用されている。誤り訂正の理論などより詳細については専門書を参照願いたい。
エラーは様々な形態があり発生する原因も様々である。テープ要因では SN 不足で発生するランダムエ
ラー、表面の欠陥や塵埃で発生するエラー、テープ上に発生した傷などに起因する大きなバーストエラーなどがある。エラー訂正はすべてのデジタル記録に適用されているが、エラーはメディアの不均一性、不完全性が主たる原因となるもので、それを補償し信頼性を図3.49 トラッキング方式の進歩高める仕組みとして大きな役割を果たしている。

ピュータ用テープのトラッキング方式の比較を示し
3.9.3

高密度化のカギ

トラッキングた。トラックピッチが 100μm の DLT ではテープ位

磁気テープの高密度化には、①線記録密度を上げ

置をガイドで規制する方式であるが、トラックピッチ

る、②トラック密度を上げるの二つの方向がある。線79μm の IBM3590 ではサーボ信号を予め記録しその記録密度の向上には短波長、単ビット記録による各種

振幅の変化で位置を割り出す振幅サーボ方式が取られの信号損失を小さくするとともに、時間軸の変動によている。

る信号劣化を抑えることが必要である。トラック密度

さらにトラックピッチ 5μm 以下となる最新のコンの向上はテープ上の狭い記録トラック上を高精度でピュータテープでは、ハの字のサーボ信号を予めテー

ヘッドを走らせるトラッキングが重要になる。

プ上に記録し、その再生信号の時間間隔からヘッドのテープに対するヘッドの位置を一定に保つため、トラックに対する位置ずれ量を割り出し修正するタイ

テープ走行を規制するテープガイドの位置や傾きなど

ミングベーストサーボ方式（位相サーボ）が採用されシステム側の機械精度を高めることが基本だが、それている。

だけではμm オーダの精度で位置決めが必要な高密図 3.50 に LTO のサーボパターンを示した。LTO

度記録では限界がある。またテープは温湿度で寸法がでは 4 つのデータバンドと 5 つのサーボバンドをも変化し湾曲や蛇行などで直線性も完全ではないため、

ち、ハの字の信号パターンにあたる AB の間隔はヘッ

これらによる位置ずれも補償する技術が必要になる。

ドのトラック幅方向に位置により変化するため、これ記録と再生の場所を一致させる位置決め技術はサーによりヘッドの位置を検出することができる。また平ボと呼ばれる。サーボは「機械的な運動動作に用いら

行な信号パターンにあたる AC の間隔は、トラック幅

れる自動フィードバック制御システム」の意味をも方向のヘッド位置に依存せずテープ速度変動などによつ。位置決めには走行方向の時間軸と幅方向のトラッ

る時間軸のずれを検出する役割をもつ。ヘッドの位ク軸がある。

置検出は AB 間隔／AC 間隔から求めることができ、ヘリカル方式の映像記録ではトラックが斜め方向のため時間軸のずれがトラッッキングのずれもになり、ヘッドを動かすアクチュエ－タにフィードバックしている。

発生するとアナログ映像記録では画面の乱れとなる。
そのため再生時のヘッドの回転位置を記録トラックに合わせられるよう、テープ端部のコントロールトラッ
クにヘッドの位置を示す同期信号を記録し再生時にヘッドの位置を調整できるようにしている。さらに映像信号を一旦メモリに取り込み同期信号に合わせて再生する TBC（Time Based Corrector）が導入されると、時間軸の変動は飛躍的に改善された。
一方、近年の高密度のコンピュータ用テープは固定
ヘッドによるリニア記録で 1/2 インチ幅に数百本から数千本のトラックをもち、トラック方向の位置決めの方法がますます重要になっている。図 3.49 にコン

168

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

図3.50

LTOのサーボパターン

LTO の最新の G8 の仕様では、1/2 インチ幅の中にhttps://home.jeita.or.jp/upload_file/6656 本のトラックがありトラック幅は 1.56μm に過20181203094355_yxXw0r2czQ.pdf（ 閲 覧 2019-10-

ぎない。サーボはこのトラック上をエラーが発生しな

01）

いよう所定のずれの範囲でヘッドを走行させる働きを[7]  JEITA テープストレージ専門委員会資料もつ。1 本のテープでこれを例えれば、図 3.51 に示す

file://cfs-05/HOME6/10003866S/My%20

ように鹿児島→札幌間 1600 km の道程を 1 mm 以内

Documents/ 文献 /JEITA 保存性 .pdf（閲覧 2019-の蛇行で走行することに相当する。

10-01）[8]  西川正明 : 磁気記録の理論、朝倉書店、1991[9]  マリンソン：磁気記録の基礎、丸善、1994[10] K.Hanai et al：“The storage stability of metal
particle media: Chemical analysis and kinetics
of lubricant and binder hydrolysis”
https://storageconference.us/2002/presentations/b14-hana.pdf（閲覧 2019-10-01）[11] K.Katayama et al：“Long-Term Stability ofMagnetic Tape for Data Storage Under an

図3.51

高精度のトラッキング[47]

Accelerated Condition”. IEEE Trans.Magn.,
VOL. 52, NO.7, 2016

な お、S-DLT で は テ ー プ 裏 面 に 図 3.52 の よ う に[12] K.Katayama et al：“Long term stabilities

ピットを形成し、光ピックアップで読み取る光学サー

of magnetic tape for data storage in officeボを採用している。これはサーボ信号を裏面に設ける

environment”, JOURNAL OF APPLIED PHYSICS

ことで記録層をより有効に使える効果がある。

117, 17E305, 2015[13] 松本光功：磁気記録、共立出版、1977[14] A. Moser and D. Weller：“Thermal processes
and stability of longitudinal magnetic recording
media”, IEEE Trans. Magn., VOL.35, NO.5, 1999[15] JEITA

テープストレージ専門委員会

https://home.jeita.or.jp/upload_file/ 2 0 1 9 0 1 08152636_yKSGflV1ix.pdf（閲覧 2019-10-01）[16] JEITA

テープストレージ専門委員会資料

https://home.jeita.or.jp/upload_file/20130
617102525_XwG0sm45iu.pdf（閲覧 2019-10-01）[17] O.Shimizu et al：“Long-Term Archival Stabil図3.52

S-DLTの光学サーボパターン [48]

ity of Barium Ferrire Magnetic Tape”, J.Magn.
Soc. Jpn., 36, 2012[18] Y.Kurihashi et al：“Effect of Thermal Con-

引用・参考文献

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本放送出版協会，1981[3]   日本放送協会編：「NHK ホームビデオ技術」、日
本放送出版協会，1981[4]  西川正明：磁気記録の理論、朝倉書店、1991[5]  西川正明：磁気記録の理論、朝倉書店、1991[6]   JEITA テープストレージ専門委員会資料をもとに作成[19] 高尾正敏：ビデオレコーディングの話、裳華房、
1989[20] 国立科学博物館

技術の系統化調査報告 VTR

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磁気テープ技術の系統化調査報告

169

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資料をもとに作成[43] JEITA

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1989 の資料をもとに作成

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テープストレージ専門委員会資料

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01）

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テープストレージ専門委員会資料

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https://home.jeita.or.jp/upload_file/

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20110908181308_34jzwpY2GE.pdf（閲覧 2019-10-[34]「世界最高 面記録密度 45.0 Gb/in2 の磁気テープ技術を開発」

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テープストレージ専門委員会資料

https://www.maxell.co.jp/news/up_file/news

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170[36] 特許 3506065

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March（閲覧 2019-10-01）[47] Standard ECMA-320 S-DLT 規格より

4｜磁気テープ技術における変革点
磁気テープシステムの記録密度は、テープの技術と化によって記録面積の制約を受けるため、テープの記

ハードの技術の融合により数十年間変わらずほぼ一定

録密度の向上が結果的に加速するようになった。二の速度で増加してきた。その継続的進歩のベースには

酸化クロムは高 Hc だけでなく磁化量や配向度も酸化

いくつかのブレイクスルー技術があった。筆者はメ鉄より高く、時代の要求に応える材料でポスト酸化

ディア側から以下の 4 つをテープシステムの進歩に貢鉄として注目された。実際にカセットテープの高音質献した変革技術として取り上げた。

の TYPEⅡクロムポジションとしていち早く実用化され、民生用ビデオテープの開発でも先行していたソ筆者が選んだ磁気テープの変革技術
・Co 被着酸化鉄磁性体
・メタル磁性体・塗布型薄層構造
・Ba フェライト磁性体

ニーは二酸化クロムの使用を前提としていた。
そのような状況において、1970 年代中頃に日本のメディアメーカ各社が開発を進め、磁性体メーカでは戸田工業が独自の技術をもってメディアメーカと共同で開発し実用化したのが Co 被着酸化鉄である [1]。その背景には二酸化クロムが欧米の発祥の技術であり、国内ではソニーのみが独占実施権をもち、使用するには革新技術の選択の基準は、①性能の飛躍をもたらし

高額なサブライセンス料が必要であったことがあった。

た技術、②市場価値の大きな製品を生み出した技術、酸化鉄に Co を含有させることで高 Hc 化は可能だ③ 10 年以上にわたりデファクトとなった技術である。

が、結晶構造中における Co イオンの不安定な挙動の3 つが磁性体の技術、1 つが層構成の技術であるが、ため磁気特性が変化しやすく実用に至らなかったこと

記録素子である磁性体がもっとも重要な技術であるこは第 3 章で述べた。これに対し日本のメーカ各社はほとには異論がないと思われる。なお、ここでは取り上

ぼ同じ時期に、図 4.1 に示すような異なるアプローチ

げなかったが、①の観点では連続的に入射角を変化さで改善を進め各々実用化するに至った。

せる斜め蒸着法は革新的技術と言える。各技術の内容については第 3 章で述べたが、ここではテープの歴史
全体の流れの中での意義をまとめてみた。

被着酸化鉄
4.1 大型商品 VHS を生んだ Co（1975 年頃～）
磁気テープの磁性体は 1950 年代の実用化からその後 20 年間は酸化鉄が用いられた。映像記録では大きな容量を必要としたが、当時は放送局など業務用に限られていたため、オープンリールのテープを長くし消図4.1

各種Co変成酸化鉄の比較 [2]

費量を多くすることで対応できる部分もあった。シス
テム側での着実な進歩もあり、磁性体によるテープの革新的な進歩を必要とする状況になかったことも、長らく

TDK の今岡保郎、梅木信治らは戸田工業と共同で

酸化鉄の中での改良に留まった理由であったと考える。

酸化鉄に水酸化コバルトを吸着して酸化鉄の表面をしかし、1960 年代に入り DuPont により開発されCo 化合物で変成した Co 被着酸化鉄「AVILYN 磁性

AGFA によってテープ化された二酸化クロムは、酸体」を開発し、表面のみに Co を析出させることで化鉄の 2 倍の高い Hc をもち磁気テープの性能を飛躍

Co 酸化鉄の安定化を実現した [3] [4]。

的に高める可能性をもった磁性体であった。

日立マクセルの岸本幹雄、雨宮政博らは酸化鉄表面

1970 年代に入ると磁気テープの民生用への展開がに Co フェライトを結晶成長させた「EPITAXIAL 磁

本格化、同時に扱い難いオープンリールからカート性体」を開発し同様に安定性の課題を解決した [5]。図

リッジ（カセット）への移行が進んだ。カートリッジ

4.2 にその製法を示した。

磁気テープ技術の系統化調査報告171

よりほぼ同時に実用化したことにある。そして VHSという磁気テープの代名詞とも言える大型商品を誕生させたことにある。
もっとも 1980 年代に入っても 1984 年発売のコンピュータ用の IBM3480 では二酸化クロムが採用され、1991 年に Philips が発表したデジタルオーディオ
DCC のテープを開発した AGFA も二酸化クロムを用いた。欧米発祥の二酸化クロムに対する拘りはあったのではないかと推測する。もし二酸化クロムが酸化鉄の後継の磁性体となっていたら、その後の磁性体の進歩、日本企業を中心とした磁気テープ産業の急速な発展はもっと遅れていた、あるいは少し違った形になっていたかもしれない。
図4.2 日立マクセルのCo被着酸化鉄の製法 [6]なお、TDK と日立マクセルの Co 被着酸化鉄のより詳細な開発経緯については、2001 年の国立科学博

富士写真フイルムの明石五郎らは Co 被着型とは異なる手法で課題を解決した。γ酸化鉄とマグネタイト

物館系統化調査報告の VTR 技術開発資料集 3 に記載されているので参照されたい。

の中間化合物（ベルトライド化合物）に Co を添加す
ると Hc が高くかつ加圧減磁の原因となる磁気歪みが相殺されることを見出し、高性能と安定性を両立させた「BERIDOX 磁性体」を開発した。

タル磁性体
4.2 テープ繁栄の時代を築いたメ（1985 年頃～）

これら新たな Co 変成酸化鉄の磁気特性は二酸化ク

1975～1985 年 が Co 被 着 酸 化 鉄 の 時 代 と す れ ば、

ロムに遜色なく、ヘッド摩耗がより少ないなどの長所

1985～2005 年はメタル磁性体の時代である。この 20もあり品質面でも二酸化クロムを凌駕するようになっ年間はコンピュータ用テープの繁栄期であり、メタルた。結果的に日本メーカが開発した Co 被着酸化鉄は

磁性体はまさにそれを支えた材料技術であった。メタ

二酸化クロムを駆逐することになり、その後 10 年以

ル磁性体は Bm × Hc で表される磁気エネルギー積が上に渡り新規磁気テープの磁性体のデファクトとな

Co 被着酸化鉄、二酸化クロムの約 4 倍であり 1970 年

り、VHS など磁気テープ繁栄の時代の大型商品を支

代末にはカセットテープで既に実用化されていたが、える技術となった。

より高密度で耐久性が要求される映像用として実用化

二酸化クロムでは特許権などで欧米企業に主導権がが始まったのは 1980 年代後半の 8 mm ビデオテープあったが、Co 被着酸化鉄は開発、生産とも日本企業からである。そして、もっとも大きな役割を果たしたが中心となった。また二酸化クロムは酸化鉄とは製法のがデジタル記録の放送用およびコンピュータ用テーが大きく異なるが、Co 被着酸化鉄の製法は酸化鉄のプであった。

製法の延長にあった。次に続くメタル磁性体も含め製

メタル磁性体も技術発表はカセットテープで 3M が法に連続性と類似性がありそれまでのノウハウを活最初であったが量産技術が伴っていなかった。開発、用できたことは、その後の磁性体の進歩を加速できた

量産は 1990 年頃までは関東電化工業が、その後は同一因と考えられる。Co 被着酸化鉄は VHS の台頭に和鉱業が中心となって大きな技術進歩を成し遂げた。

より需要が急速に伸び、石原産業、堺化学など新たなメーカが参入してきた。ともにチタン工業と同じく酸化チタンの生産メーカであり、副生成物として生じる
硫酸鉄を酸化鉄の原料として利用できるメリットがあった。1980 年代は日本発祥の Co 被着酸化鉄テープ

焼結防止層 数Å
酸化物層 数nm

a‐Fe(Co) 数十nmの時代であった。
Co 被着酸化鉄の革新性は、欧米で十数年にわたる研究開発でも実現できず実用化を断念していた酸化鉄への Co 添加を、各社独自の発想に基づく技術開発に

172

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

30nm～1000nm
図4.3 メタル磁性体の構造略図 [7]メタル磁性体は大きな磁気エネルギーをもち、他ので微粒子化し Hc も 3000 Oe 近くまで高めることがで

酸化物磁性体より記録材料として有利であったが微粒

き、磁気テープ繁栄の時代を支える磁性体となった。
紡錘型で微粒子でも高 Hc が可能であった理由は以子化には解決すべき課題も多かった。
図 4.3 はメタル磁性体の内部構造を単純化して示し

下のように考えられる。粒子が大きく細長いメタル磁たものである。酸化膜が必要なため微粒子化で如何に性体では、内部は複数の磁区に分かれそれがつながっ均一に薄くしコアの磁性部分を確保するか、微粒子化た構造になっている。磁化反転させようとすると各々で如何に形状磁気異方性を確保するかが大きな課題での磁区が個別に反転するため、一斉に反転させるよりあった。同和鉱業の久野誠一らは、それまで焼結防止

弱い磁界で反転させることができる。一方、紡錘型で剤としてゲーサイトに Si を被着していたものをゲー

微粒子にすると内部の磁区がより一つ（単磁区）に近サイトに Al を固溶させることで焼結防止効果と形状づく。磁化反転は一斉回転に近づくためより強い磁界維持効果が高くなり、かつ酸素バリア性も高まることが必要になり、微粒子にすると Hc がむしろ高くなるを見出した 。これにより磁性体の Hc が高まり配向現象が起こったと推定している。さらに焼結防止剤と度も向上させることができた。また表面に酸化被膜をして Al に加え希土類の Y を用いることでより高 Hc

設ける方法は液中に酸素を送り込み乾燥させる液相反化が可能になった。

[7]

応であったが、酸素と不活性ガス中で行う気相反応とメタル磁性体の革新性は、保護膜の必要性、形状異することでより均一な酸化被膜が形成できた。もっと方性が、磁性体の微粒子化と高 Hc 化に対し本質的なも、これら技術により磁性体の磁気特性は向上するも弱点になると見られていたが、この壁を乗り越え十数

磁性体表面の性質もそれまでのものと変わったため、年で粒子体積では 1/10 以下、Hc では 2 倍近くにした

当初はテープメーカでの処方との相性が悪い場合もことにある。また、これによって約 100 倍の大容量化あった。磁性体メーカの表面改質とテープメーカの処が実現し、コンピュータ用、放送用として磁気テープ

方技術の擦り合わせを重ねることで、メタル磁性体のを大きく発展させたことにある。

性能を引き出すことができるようになった。
1980 年代のメタル磁性体は粒子長 200 nm、Hc 1500 Oe
程度であったが、デジタル記録の 1990 年代に入り高密度化が進み粒子長 100 nm 以下、Hc 2000 Oe 以上がタル技術
4.3 デジタル化に即応した薄層メ（1995 年頃～）要求されるようになった。この微粒子と高 Hc の両立

1970 年代の音声用カセットテープ、1980 年代の映を実現した技術が Fe, Ni から Fe, Co への組成変更と像用 VHS テープ、そしてモバイル用途の 8 mm ビデ

紡錘型の磁性体であった。紡錘型は針状比が小さくずオテープなど民生用テープは各社の磁気テープ事業をんぐりした形状であり、針状比を高め形状異方性を確

大いに活気づけたが、徐々にコモディティ化し事業と保することで Hc を高める従来設計とは異なる方向でしては魅力の無いものになっていった。個人向けのあった。しかし、結果的には紡錘型とすることで図ニーズへの対応も一段落し、1990 年代当初は磁気テー4.4 に示すように、2000 年代には粒子長は 35 nm まプにとって次なる大型商品が明確ではなかった。一方で、1990 年代に入りコンピュータの普及が急速に進み、記録もアナログからデジタルへの移行が進みつつあった。
磁気テープのこのような状況において、富士写真フ
イルムの稲波博男、江尻清美らはメタル磁性体からなるサブミクロンの薄い磁性層を酸化チタンやα酸化鉄の非磁性の塗布層の上の設けた全く新しい層構造を有する磁気テープの開発に成功した。この塗布型の薄層
メタルテープを同社は ATOMM（A Thin layer highOutput Metal Media）と命名し 1993 年に技術発表した [9] [10]。同テープの透過型電子顕微鏡（TEM）による断面写真を図 4.5 に示した。
高密度のデジタル信号を記録するには磁性層の厚み

図4.4 メタル磁性体の進歩[8]を薄くしていく必要がある。これは磁性層が厚いとリ磁気テープ技術の系統化調査報告

173

メタル
磁性層

0.3μm

酸化チタン
非磁性層

図4.5

薄層メタル
（ATOMM）
断面TEM像

ングヘッドでの磁気記録では深さ方向で磁化が広が

図4.6

磁性層厚みの推移 [11]り、かつ減磁界も大きいため再生信号の PW50 が大き174

くなり高密度で記録が困難になるためである。また磁デジタル記録用テープのデファクト技術となった。後述の性層厚みが厚いと記録した磁化から発生する磁束が内Ba フェライトテープもこの層構成を引き継いでいる。

部で安定な閉ループを形成し、磁界が外に出にくくな

図 4.6 にコンピュータ用テープの磁性層の厚みの推る現象も発生する。それまでの塗布型テープの磁性層移を示した。1995 年に 1 桁の不連続な薄層化が行わの厚みは 3～5μm 程度であり、高密度のデジタル記れたことが分かる。これを実現したのが薄層メタルの録に適するものではなかった。当時すでに実用化され技術であった。

ていた薄膜型テープは蒸着法により 0.1～0.5μm の薄一方で民生用デジタルビデオの DVC では、システ

くかつ均一な磁性膜を形成することができたため、デムが蒸着テープに適合させた設計であったこともあり

ジタル時代の磁気テープは蒸着などの金属薄膜にシフ

薄層メタルは使用されなかった。またソニー、松下電

トしていく可能性が大きかった。

器がシステム開発する放送用デジタルビデオは従来の0.5μm 以下の薄い磁性層を直接ベースフイルム上

磁性層の厚いテープが中心であり、薄層メタルを用いたに均一に塗布することは、当時の塗布技術では困難でのは DVC-PRO のみであった。しかし、磁気テープのあった。また磁性層が薄いため潤滑剤など耐久性の確市場は既にコンピュータ用が中心の時代になっていた。

保に必要な材料を十分含有させることができない、支図 4.7 の左に示すように 1990 年当時の磁気テープ

持体の突起がそのまま表面に現れるなどの問題もありのロードマップは酸化鉄に始まり Co 被着酸化鉄、メ

実用にはならないものであった。この問題を一気に解タルを経て最終的には金属薄膜になるというのが一般決したのが非磁性の層を磁性層の下に設ける新たな層的な見方であった。これは 1980 年代初頭に富士写真

構成と、それを塗布工程で一度に形成する同時重層塗

フイルムの明石が提唱したロードマップにも沿ってい布技術であった。同技術は 1989 年発売の世界初の重た [12]。HDD は 1980 年代にすでに薄膜型へと移行し、層ビデオテープ用の塗布技術として、同社の生産技術

同社も将来を見据え薄膜型テープの開発も行ってい部の柴田徳夫らによって開発されたものであった。

た。しかし、薄層メタルの開発によりこのロードマッ

薄層メタルはアナログ記録の Hi8 テープ、W-VHS

プを図 4.7 の右にように変え、薄膜（蒸着）型の登場

テープですぐに実用化されたが、主たるターゲットを限定的なものにすることになった。コンピュータ時

は当時大きな市場の伸びが期待されたコンピュータ代に入った 1990 年代以降に大容量化のニーズは急激用テープの市場であった。1994 年にはコンピュータに増加、競合メディアも台頭する中で安価な記録コスト用テープで初めて DLT4000 に適用された。高密度でを塗布型テープで提供できるようになったことは、磁気の記録特性は蒸着テープに匹敵、高速塗布での大量テープの市場拡大に大きく貢献したと考える。

生産が可能で生産コストは蒸着法より有利であった。

薄層メタル技術の革新性は、コンピュータ時代のデ

また塗布型は放送用で信頼性の実績もあったため市ジタル記録への移行にいち早く対応したこと、それま場からすぐに受け入れられた。HDD の容量がまだ小さでの厚みより 1 桁薄く塗布型では困難とされたサブミ

かった時代で、コンピュータ時代の始まりで増大する記クロンの磁性層の薄層化を実現したこと、メタル磁録ニーズに対応できるメディアとして DLT4000 用のテー性体の急速な進歩との相乗効果を生み出したことにある。

プ DLT Ⅳは生産が追いつかないほどの売れ行きを示し

そして 20 年近くにわたりデファクト技術として磁気テープのた。テープメーカ各社も追従し、薄層メタルはその後の産業を支えたことにある。

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. MarchB a フ ェ ライト

薄 膜 （ 蒸 着）

薄膜（蒸着）
薄 層 メタル 技 術

メタル

メタル

Co酸
酸化鉄
酸化鉄

1995年
年のロー ド マップ

矢印の太さ：磁化量(Ms)
矢印の長さ：抗磁力（Hc)

垂直成分は波形が歪み信号処理できない

Co酸
酸化鉄
酸化鉄

1985年
年のロー ド マップ

図4.7

結晶異方性

記録の源であるMsが小さく
出力が低い

メタ ル
Hcが高すぎてヘッドで記録できない

形状異方性

低出力、低ノイズ

分散と配向が難しく特性が出ない

高出力、高ノイズ

磁気テープのロードマップ変革 その１

フェライト
4.4 テープの危機を救った Ba（2005
年頃～）2000 年代に入ると家庭用の磁気テープは光ディス
クやフラッシュメモリに取って代わられ、データの

図4.8
表 4.1

Baフェライトとメタルの特徴比較

Ba フェライトの素性と記録メディアとしての評価

バックアップやアーカイブに使用されるコンピュータ

着目すべき素性用がテープの主な市場になっていた。一方、HDD は

Msが小さい

出力が低い

Hcが高い

ヘッドで記録でき高密度でSN有利 ヘッド磁界の不足ない

1990 年代後半から技術革新が急速に進み、2000 年代に入るとデータ記録の主役の座に躍り出た。磁気テー

現実的短所
(否定論)

理論的長所
(肯定論)
ノイズが低いヘッドの高ノイズヘッドの高ノイズ分散の難しさプはバイト単価で HDD に勝り棲み分けが進むも市場微粒子化が可能 分散しにくいは浸食される傾向になり、継続的なテープの大容量化

垂直磁化が可能

周辺技術が未成熟
信号波形が歪む
高密度でSN有利
信号処理適性
SNに反映しない

化学的に安定熱揺らぎに不利 酸化物で経時でメタルも実用上OK 安定が必須となっていた。
しかし、長らく磁気テープの進歩を支えてきたメタ

ノイズが低い実証の障壁

MP耐腐蝕限界？
熱揺らぎ影響？

ル磁性体も微粒子化による性能向上に陰りが見え始
め、2000 年代に入り磁気テープメーカ各社はポスト論的には長所となり得る素性も当時の記録密度やシス

メタル磁性体の開発を本格化させ競っていた。ソニー

テムでそれを事実として証明することは困難であった。

はすでに実用化され市場で実績を積んだ蒸着テープによる高密度化[13]、日立マクセルは微粒子で高 Hc の窒[14]微粒子化による低ノイズもインダクティブヘッドの高いヘッドノイズでは SN 比に反映されず、また低ノ、富士フイルムは微粒子かつ高イズの GMR ヘッドは当時まだ実用化されていなかっHc で垂直磁化が可能な Ba フェライトの開発を進めた。高 Hc 化による高密度記録も当時のヘッドではていた。

磁界が不足し十分記録することができなかった。Ba化鉄を独自に開発

Ba フェライトは 1980 年代から次世代テープ材料のフェライトは平板状で磁化容易軸を垂直方向に向ける

候補の一つと見られ各社検討を進めたことは第 3 章でことができるため、面内記録であっても磁化の垂直成

述べたが、実際の特性はメタル磁性体に遠く及ばず扱分が多くなる高密度記録では有利と見られた。しかしい難い性質ももっていた。そのため記録材料として分散や配向が難しくその効果を示すに至らなかった。

「素性が悪い」とされ、その後のメタル磁性体の急速波形歪の位相が周波数によって変わるので、信号処理な進歩もあり、テープメーカ、システムメーカにとっが難しいと共同研究先から指摘を受けることもあった。

て Ba フェライトは忘れ去られた存在になっていた。

それに対しメタル磁性体は当時のシステム設計に適

筆者は野口仁と共に 1992 年に敢えてこの Ba フェ合する素性をもっていて順調に進歩した。筆者は当時

ライトの検討を再開した。これは、Ba フェライトのメタルを「素直ですくすく育つ優等生」、Ba フェライ

扱い難い性質が先々高密度記録にとって長所になるとトを「頑固で言うことを聞かない異端児」とやや自嘲の考え、さらにはメタル磁性体では将来的に薄膜（蒸気味に呼んでいた。

着）型に凌駕されるとの危機感からであった。図 4.8

同時期に開発が進んだ薄層メタルの技術はいち早くに示すとおりメタル磁性体と Ba フェライトではその実用化され、その後のメタルの急速な進歩もあり大き特徴は正反対であった。表 4.1 は着目した Ba フェラ

く事業展開される中で、Ba フェライトの研究は社内

イトの素性を記録材料として評価したものである。材で疑問視され始めた。そこで Ba フェライトの性能を料の素性とはその物がもつ本質な特徴であり、素性の実証する周辺技術の要件を揃えるため、高密度化の先良し悪しは時と場合で変わる場合がある。しかし、理端を行く HDD の技術、特に低ノイズの GMR ヘッド

磁気テープ技術の系統化調査報告

175

を活用できるディスクで Ba フェライトの高密度特性を検証することを試みた。浮上型の HDD ヘッドを表
面も粗い塗布型のフレキシブルディスクで評価するには、衝撃や静電気によるヘッド破壊の懸念もあり多くの工夫が必要であった。また信号処理技術の大学との共同研究も開始した。一方で Ba フェライトの特性向上と分散改良、Ba フェライトの特性を引き出す塗布技術の開発を進めた。
これらの地道で継続的な努力が実を結び、研究開始

図4.10

10 年後の 2002 年にメタルに対し SN 比で数 dB の優Baフェライトの垂直配向位性を実証することができた [15]。これはテープの SN

Ba フェライト技術の革新性は図 4.11 に示すよう向上の技術進歩の数年分に相当するものであった。

に、業界の最大公約数から生まれた既存のロードマッ

2004 年から筆者は IBM と次世代テープの共同研

プに従い激しい競争に巻き込まれるのではなく、新た究を開始、Ba フェライトによる高密度化を IBM になロードマップを創造し業界でのテープ開発のイニ提案した。最初は Ba フェライトに消極的であった

シャティブを取ったことにある。当時の面内記録のIBM も GMR ヘッドの採用や Ba フェライトに適する

ロードマップには Ba フェライトはなかった。そし信号処理方式 DD-NPML と新たなサーボ方式を開発、て、20 年近くにわたり諦めずに研究を継続させたこ2006 年に容量 8 TB の可能性を実証し共同発表を行っとで、メタル磁性体の技術限界とともに終焉の危機に[16]あったテープの技術と産業をさらに先へと導いたこと

技術発表とは言えこの容量は当時の薄層メタル製品

にある。

た

。

LTO-G3 の 20 倍であり、新たな記録材料として 4 世
代分の技術の発展性を要求していたシステムメーカも満足させるものであった。

薄 膜 （ 蒸 着）
メタル

図 4.9 にメタルと Ba フェライト磁性体の粒子体積と Hcの関係を示した。Ba フェライトで高密度化に必要な微粒子化と高 Hc 化の両立が可能になったことがわかる。
Co 蒸着、窒化鉄などライバル技術がある中で、Baフェライトは研究開始から 20 年近くたった 2011 年に

Ｂ ａ フェ ラ イ ト
薄 膜 （ 蒸 着）

Ｂ ａ フェ ラ イ ト 技 術

Co酸
酸化鉄
酸化鉄

メタル
Co酸
酸化鉄
酸化鉄

1995年
年のロー ド マップ

2010年
年のロー ド マップ

図4.11

磁気テープのロードマップ変革 その2IBM と Oracle のコンピュータ用ハイエンドテープで

筆者は Ba フェライトを研究開始後 20 年近く経っ実用化された。LTO でも G6 から採用されポストメて復活させることができた理由を尋ねられることがあ

タルを確実なものにした。2010 年に 29.5 Gbpsi（容量るが、以下のような点を挙げている。

[17][18] [19]35 TB） 、2014 年に 85.9 Gbpsi（容量 154 TB）[20] [21]2015 年には 123 Gbpsi（容量 220 TB）、

第一に、技術者が材料の素性を見極める感性とそれの技 術発を活かす強い意思をもつこと、その価値を実証するた表を行い、さらなる大容量化の可能性を示した。図4.10 のように Ba フェライトを垂直方向に配向し高密度記録特性を向上させることも行われている

[22]

。

めに必要な要件を地道に準備したことにある。
第二に、ビジョンだけでなく説得力のある現物を示し上位者を動かしたこと、上位者がその価値を認め部
下を信頼したことにある。それまでは研究のＩＯ比のB a フ ェ ライト

議論を呼ばないよう極力少ないリソースで行ったこと

Hc (kA/m)

にある。
メタ ル

第三に、相互に利害関係もある中で、テープの将来という上位の目的を常に共有し、システムを主導する
ハードメーカの技術にも一歩踏み込んで材料の特徴を引き出したことにある。
最後に、技術の意義を点のデータではなく競合との比較軸、将来性の時間軸の面のデータで示し、システ

図4.9

176

磁性体の微粒子化と高Hc化の両立

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

ムメーカを納得させたことにある。

エピソード 6

同時に研究をスタートした社内ライバル技術の危機を 20 年後に救った Ba フェライト

民生用テープのコモディティ化、記録のデジタル化やディスクメディアの台頭など、磁気テープを取り巻く環境が大きく変化していた 1992 年当時、富士写真フイルムの磁気材料開発部門の部長であった柏木朗
は研究者の自己申告をもとに、次世代のテーマ探索として 3 名の技術者からなる 2 つの小グループを立ち上げた。稲波博男（リーダ）、江尻清美、鈴木雅樹のチーム A から生まれたのがその後のテープ技術のデファクトとなった薄層メタル技術であり、筆者（リーダ）と野口仁、山崎信夫によるもうひとつのチーム
B から生まれたのが Ba フェライト技術であった。
共に次世代技術を競ったライバルであったが、チーム A の薄層メタル技術の実用化が急速に進み大きく事業展開されたこともあり、チーム B の Ba フェライト研究は社内外から否定的なストロークを受け研究継続を疑問視されるようになった。この状況を打開するため、筆者は 1994 年に敢えて A チームの成果である薄層メタル技術を用いたプロッピーディスク開発へのテーマ変更を願い入れた。その理由の一つはディスクで先端を行く HDD のヘッドを適用することで、テープでは実証が難しい Ba フェライトの可能性を示すことができるとの思いからであった。もっとも、これらは本来の開発テーマの中の数％を断続的に充てた所謂「やみ研」で進めたのが実態であった。2000 年当時、研究所長であった杉崎力はこれに理解を示すも継続可否についての判断の時期が迫ってきた。杉崎は「技術の可能性と君たちの熱意は認めるが、業界全体としてメタルと Ba フェライトでは開発にかけるリソースが違い過ぎる」という懸念をもっていた。確かに社内において Ba フェライト研究を行っていた技術者は数人に過ぎず、一方で薄層メタルの技
術者はその 10 倍以上であった。協働すべきシステムメーカや磁性体メーカもメタルを前提とした開発を進め、Ba フェライトにほとんど無関心か否定的であるのが実情であった。筆者は判断に 2 か月の猶予時間が欲しいと頼み杉崎はそれを承認した。その間に準備を進めていた施策をすべて織り込むべく、野口が中心となり最後のテストを計画した。生産技術部の萬代俊博と Ba フェライトの特徴を活かす新たな精密プロ
セスを開発、Ba フェライトの改良は山崎が、スキルが必要な測定は評価部門の遠藤靖が担当した。そして可否判断直前の試験サンプルでメタルの進歩数年分に相当する高い SN 比を実現、2000 年代に入って次世
代テープの有力候補として開発を社内提案できるようになった。集大成として行ったテストが Ba フェラ
イト研究終結の締めのテストになるか、新たな開発の始まりのテストになるかの大きな賭けに勝つことができた。
社内提案はできたものの、薄層メタルで業界をリードしメタル磁性体もまだまだ伸びると考えられた時期でもあり、事業部は依然として一度失格の烙印を押された Ba フェライトには消極的であった。しかし、杉崎の支援もあり 2004 年から筆者は IBM とメタルに替わる次世代テープの共同研究を開始、Ba フェライトを疑問視する IBM に対し、テープの将来展開には Ba フェライトとそれに適したシステム開発が必要であることを訴求、GMR ヘッド採用などハード技術に踏み込んだ議論を行いその性能を認知させることに成功した。IBM は磁気システム開発の先端を行く企業であるとともに、テープメーカにとって重要顧客でもある。競合メーカも独自のテープ技術を提案していた中で、技術交渉には細心の注意を払う必要があった。
磁気テープシステムのリーティングカンパニーである IBM を引き込むことで Ba フェライトがようやく業界で認知され、研究開始から 20 年近く経った 2011 年に実用化することができた。結果的には 1992 年に同時に研究をスタートしたチーム A の成果がその後の磁気テープ事業を 20 年間支え、その技術が限界に達したとき、20 年前に同時にスタートし社内でライバル技術として競い合ったチーム B の成果が後継の技術となり、磁気テープをその先へと導くことになった。

磁気テープ技術の系統化調査報告

177

参考・引用文献[14] Y.Sasaki et al：“Development of NanoCap tech-[1]  特公昭 52-24237、 特公昭 52-24238

nology for high-density recording”, IEEE Trans.

[2]   川村俊明：国立科学博物館

Magn .,VOL.41, NO.10, 2005

技術の系統化調査報

告第 1 集「VTR 産業技術史の考察と現存資料の状況」第 1 集」、2001[3]  梅木信治

他：「記録密度 Gb/in2 クラスの塗布型

磁気記録媒体」、富士フイルム研究報告、2003

他：IEEE Trans.Mag. , VOL.10, 1974

[16] D.Berman et al：“6.7 Gb/in2 Recording Areal[4]  特公昭 52-36751、 特公昭 52-36863

Density on Barium Ferrite Tape”, IEEE Trans.

[5]  岸本幹雄 他：粉体および粉末冶金 , VOL.26, NO.4,

Magn . VOL.43. NO.8, 2007[17] G.Cherubini et al：“29.5 Gb/in2 Recording Area

1979[6]   川村俊明；国立科学博物館

技術の系統化調査報

告第１集「VTR 産業技術史の考察と現存資料のDensity on Barium Ferrite Tape”, IEEE Trans.

Magn., VOL.47, NO.1, 2011[18] S .Furre et al：“85.9 Gb/in 2 Recording Area

状況、2001[7]   久野誠一：第 2 回ナノセラミックックス研究会講Density on Barium Ferrite Tape”, IEEE Trans.

Magn. VOL.51, NO.4, 2015

演資料、2005 の資料を元に作成[8]   久野誠一：第 2 回ナノセラミックックス研究会講
演資料、2005[19] 富士フイルム HP従 来 比 約 62 倍 と な る 154 TB の 大 容 量 デ ー タ[9]   H.Inaba et al：“The advantage of the thin film

カートリッジの量産が可能に！

magnetic layer on a metal particle tape”, IEEE

https://www.fujifilm.co.jp/corporate/news/

Trans. Magn. , VOL.29, NO.6, 1993

articleffnr_0877.html（閲覧 2020-02-06）[10] H.Inaba et al,：“Development of an advanced[20] M.Lantz et al：“123 Gbit/in2 Recording Areal

metal particulate tape”, IEEE Trans.Magn. ,Density on Barium Ferrite Tape”, IEEE Trans

VOL.34, NO.4, 1998

Magn. VOL.51, NO.1, 2015[11] 原 沢建、野口仁：「データストレージ用磁気テー[21] 富士フイルム HP

プの高密度化研究」, Synthesiology VOl.10 NO.1,

世界最大容量 1 巻あたり 220 TB

2017

高容量化技術を開発！

[12] 明石五郎：「磁気テープの進歩」日本応用磁気学
会誌、VOL.7, NO.3, 1982

磁気テープのhttps://www.fujifilm.co.jp/corporate/news/
articleffnr_0972.html（閲覧 2020-02-06）

2[13] T adashi Ozue et.al：“11.5 Gb/in recording

178[15] 斉藤真二[22] 小柳真仁

他：「バリウムフェライト磁性体によusing spin-valve heads in tape system”, IEEEる塗布型磁気テープの高密度化研究」，富士フイTrans.Magn. , VOL.38, NO.1, 2002

ルム研究報告、VOL.61、2016

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

5｜磁気テープ産業の特徴と日本企業の貢献
5.1

インテグラル＋モジュラー
複合型産業構造の領域に突入しており、材料そのものの特性だけでなく材料を緻密に配置させる技術が重要になってくる。
磁気テープの生産プロセス設計はインテグラルな技術

数十年の磁気テープ産業の歴史において数多くの企開発の中核部分であり、この点は光ディスクなどの業が参入したが、開発の歴史の長さ、商品展開の範囲

ターンキー方式と呼ばれるモジュール組み立て型の生の広さ、製品の市場シェアの大きさなどでみた代表的産技術とは大きく異なり、一種の参入障壁にもなってな日本のテープメーカは、ソニー、TDK、マクセル、いた。このような磁気テープのミクロでインテグラル

富士フイルムの 4 社、海外では 3M（現 Imation）でな技術開発に対する感性を日本人が欧米人より持ち合あろう。一方、システム、ハードメーカでは民生用、わせていたと思われることも、日本メーカが磁気テー

放送用のソニー、松下電器、コンピュータ用の IBM

プ技術を主導した理由の一つと考える。

の 3 社が代表であろう。

一方、磁気テープの基幹素材である磁性体とベース

磁気テープシステムの開発と実用化はドイツ、米国

フイルムは専業メーカが存在している。酸化鉄では戸など欧米から始まり、第二次世界大戦後に日本企業も

田工業、石原産業、チタン工業、メタル磁性体ではこれに注目し開発を開始したが、1950 年代、1960 年

関東電化工業、同和鉱業（現 DOWA エレクトロニク

代 は AMPEX、IBM、3M、BASF、AGFA な ど 欧 米ス）、ベースフイルムでは東レ、帝人（フイルム事業

企業がその先頭を走っていた。

は現東洋紡フイルムソリューション）が代表的なメー

しかし、1970 年代以降その技術進歩も産業発展もカである。磁性体の技術開発はテープメーカ自身が独

日本の企業が担うことになった。そのきっかけは既に自に進め、生産量が少なかった磁気テープの歴史の前述べたように、磁気テープの民生用への展開とカート半においては生産もテープメーカが中心であったが、リッジ化に伴う記録密度の向上の加速、および映像用需要が拡大するに伴い特に量産品種生産については専は日本のハードメーカが主導したヘリカル方式が主流

業メーカにシフトして行くようになった。独自にローになったことにあったと考える。

ドマップを描く専業メーカからの技術提案、テープ

磁気テープの開発には磁性体を中心とした高性能メーカからの仕様提示や生産委託、共同開発など様々の材料技術とともに、これらを組み合わせる処方技な関係が存在するが、主要材料の外部調達という点で術、構造を制御するプロセス技術、さらにはシステ

はモジュラー型産業の側面ももっている。

ム、ハード技術との融合、適合が不可欠である。磁気1970 年代から 1990 年代にかけ民生用、放送用の磁

テープは複合材料でありインテグラル型、いわゆる摺気テープシステムは日本のハードメーカが主導したヘ

り合わせ技術による商品の典型であると筆者は考えてリカル方式が主流となり、材料、メディア、ハードいる。基本構造とそれを構成する材料はテープメーカ

メーカのほとんどすべて日本企業であったことは、コ

各社で大きくは変わらない。しかし、個々の素材の仕

ミュニケーションの面で技術開発をより効率的なもの

様、組み合わせ処方、生産のプロセスは、記録再生のにしたと考える。三位一体となった開発が日本国内

基本特性はむろん、メディアとヘッドとの間（ヘッドメーカで完結したことは、日本のテープメーカの開発

メディアインターフェイス）で発生する様々な課題ににとっては有利であった。

対し相互に複雑に関連し合う。そのため解決方法は各一方でリニア方式が中心のコンピュータ用のシステ

テープメーカのノウハウに依存しその内容はブラック

ムはその黎明期から IBM、ヒューレットパッカード

ボックス化している。その結果として、同じような材（HP）、STK（現 Oracle）、DEC（現 Quantum）など料を用いていても各メーカによるテープ性能や個性の欧米企業が主導してきた。情報通信手段が発達した現違いが現われることになる。

代においてコミュニケーションの問題はないが、21

筆者は本調査報告の冒頭で記録を「材料への物理的世紀に入り LTO に代表されるように欧米メーカが策変化の固定」と定義したが、記録メディアの宿命から定した事業モデルが日本のテープメーカを悩ます状

この物理的変化はどんどん微細な領域へと進むことに況を作り出した。テープメーカはどこでも参画できなりそれを制御する技術が必要になる。磁気テープはるオープンシステムであるが、IBM、HP、Quantum

2000 年頃には既に数十 nm の所謂ナノテクノロジーの TPC ３社がフォーマットホルダーとなりロイヤリ

磁気テープ技術の系統化調査報告

179

700

（

登
録
特
許

600

500

日立マクセル（483件）

400

TDK（406件）

300

富士写真フイルム(1297件）

200

登
録
特
許

（ ）

）

件
数

700

コニカ (315件）

600

件

100

日本ビクター(139件）

500

松下電器(640件）

400

東芝(124件）

300

ソニー(438件）

200
100

0

0

出願年代

出願年代

図5.2 テープシステムメーカの登録特許の出願推移

図5.1 テープ専業メーカの登録特許の出願推移

データベース 日立Sharereserach
検索条件：G11B5＆23（ディスク分類のG11B5/82を除く）
発明名称 磁気記録媒体 磁気テープ

ティ利益を生み出す構図となっている。コンピュータ
用でも高度な摺り合わせ技術が必要なテープ技術は日本企業が主導してきたが、システム事業は欧米企業が半とは異なる事業モデルが 21 世紀に欧米企業によっ主導する形になっていった。すなわち、テープメディて形作られるようになった。

アは現実的にシステム性能を左右する重要なもので参考までに図 5.1、図 5.2 に 1970 年以降に国内で成あるが、システム事業にとってはあくまで一つのモ立した磁気テープに関する特許を 100 件以上保有したジュールとして扱われることになった。日本企業がシ企業の出願年代の推移を示した。磁気テープの最盛期

ステム規格とテープ技術の両方を主導した 20 世紀後である 1980 年代に出願が集中している。テープ専業

材料メーカ

テ ープメーカ

システムメーカ（日本企業が独占）（日本企業が中心）（日本企業が主導）
ヘリカル方式 民生用＆業務用

磁性

ソニー

同和鉱業

ＴＤＫ

戸田工業

日 立 マク セ ル

関東電化工業

富士フ イルム
仕様提示

石原産業

IMA TION（3M)

東芝

松下電器

日 本 ビ ク ター

規格立案
ハード、システム技術
規格提示
品質認定

（米国企業が主導）
リ ニ ア 方 式 コ ン ピ ュ ー タ用

技術提案
チ タン 工 業

ソニー

技術提案
共同開発

独自技術
量産技術

ベースフイルム

OracleSun Microsystems

ハイエンド

StorageTek

共同開発

素材研究
少量生産
テープ化
技術＆ノウハウ（処方）（層構成）（プロセス）（システム適合）IBMLTO

ミ ッ ド レン ジ
Hewlett-Packard

東レ

Quantum

帝人

DEC
DLT

図5.3

180

国立科学博物館技術の系統化調査報告

磁気テープ産業の構図と主な企業

Vol.29 2020. MarchS ea g a t e

メーカでは富士フイルムがもっとも多く 2000 年代に映像記録を現実なものにした AMPEX の回転ヘッド方式は基本発明であり、初期の放送用のデファクト

入っても出願が継続している。
システムメーカではテープメーカでもあるソニーの技術となった。またヘリカル方式についても発案は米他、VHS テープ事業に参入した松下電器と日本ビク

国の AMPEX や RCA が先と言われている。しかし、

ターの出願が 1980 年代に多くみられるが、松下電器

ヘリカル方式をより洗練させ実用レベルにしたのは東は蒸着テープに関する特許を多く含んでいる。東芝は芝、日本ビクターなど日本企業であり、AMPEX 方

Ba フェライトに特化した特許を集中的に出願している。図式に取って代わり民生用、放送用の映像記録方式の主には示していないが、材料メーカでは磁性体の戸田工流となった。

業、同和鉱業、ベースフイルムでは東レ、帝人、バイ

高 Hc が可能な Co 変成酸化鉄は Co 固溶型が欧米中心で検討されるも磁気特性が不安定で断念されていンダでは東洋紡の特許が多い。
図 5.3 に磁気テープ産業における代表的な企業と産たが、TDK、日立マクセル、富士フイルム、戸田工

業構造を示した。1980 年代から今日に至るまで、技業らの技術開発で初めて実用化することができ VHS

術開発力、市場シェアなどで重要な役割を担ったと筆などの大型商品を生み出した。

者が考える企業であり、時制は一致していないことにCo 薄膜を斜めに蒸着することで磁気異方性が得られることは米国の研究者が偶然に発見し IBM もそのは留意願いたい。

研究を進めたが、入射角を連続的に変えることで実用に値する性能にまで高め、かつ量産性のある製膜法を

5.2 原理発見は欧米、実用発明は日本開発したのは松下電器であった。メタルテープを最初に発表したのは 3M であったが、磁気テープ繁栄の時

磁気テープ開発における日本企業の貢献を別の側面からみると、個々の技術において図 5.4 が示すように「原理は欧米、実用は日本」の例がいくつかみられる。

代を支えたメタル磁性体の開発力と量産技術をもったのは日本の企業だけであった。
1970 年 か ら 1990 年 の 20 年 間 は 日 本 が 著 し い 経

技術

欧米（ 原理）日 本 （ 応 用 、進 化 ）回転ヘッド

AMP EX東 芝 、 J VC
１つまたは２つのヘッドを斜め方向に高速回転させるヘリカル方式、１トラックに１フィールド画面の記録を可能にし、映像の繋ぎ目をなくした

4つのヘッドを高速回転させることで数十m/sのテープ相対速度を実現、
固定ヘッドでは 不可能な短波長の映像信号の記録を可能にした（16ト
ラックで１フィールド画面を記録）

Co添加酸化鉄

AGF A 他
酸化鉄にCｏを固溶させ高Hc実現するも、磁気特性が不安定で実用に至らず

TD K 、 日 立 マ クセ ル
Coを酸化鉄表面に被着することで高Hcと磁気特性の安定化を両立させた

γFe2O3＋CoO

斜め蒸着

IBM 他
Coを斜めに蒸着することで磁気異方性が発現することを発見した

図5.4

γFe2O3

CoO

松下電器
回転冷却ドラム上の搬送
ウェッブに連続的に角度を変えながら蒸着することで、高い磁気異方性を実現した

原理は欧米、
実用は日本の例

磁気テープ技術の系統化調査報告

181済成長を遂げ、技術開発でも世界の先端を行く所謂では欧米が行ったのは原理の発明というより原理の発「JAPAN AS NO.1」の時代であり、磁気テープの隆見とみるべきである。存在するものを見出す「発見」

盛期もこの時期であった。一方で「欧米発祥の技術がと存在しないものを創り出す「発明」は本質的に違い

応用では日本に先を越される」と揶揄されることもがあり、産業技術では実用に適う「発明」にまで至るあった。

ことが求められる。磁気テープに限らず、高度かつ緻

磁気テープの歴史を紐解いてみても同じことが言え

密な摺り合わせ技術によって市場で今までにない新たるかもしれない。しかし、ここで挙げた例において欧な価値を生み出した製品は、仮に特許的には応用発明

米の発明がそのまま実用化されたのは AMPEX の回であっても産業的には重要発明と言うべきである。

転ヘッド方式だけである。Co 酸化鉄、斜め蒸着の例

182

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

6｜磁気テープの社会貢献 過去と将来
情報の高速での記録、再生、消去が可能で広く普及

うテープの強みと裏腹な関係にある。従って、競合メしたという点では、磁気テープは 20 世紀末までにおディアの高密度化によって容量ニーズを満たすに従ける唯一の記録メディアと言っても過言ではないだろ

い、テープからアクセスが早く利便性の高い競合メう。実用化が始まった 1950 年代以降、放送用の音声

ディアへ移行することは必然であった。家庭用、個人

記録、映像記録、さらには黎明期のコンピュータにお用ではまず容量が小さい音楽用が 1990 年代光ディス

けるデータ記録など主に業務用として使われてきた。

ク、さらには 2000 年代にフラッシュメモリへとシフ

1970 年代前半からはカセットテープ、後半からはビトした。より大容量が必要な映像用も 2000 年代後半

デオテープとして一般用への普及が始まり、音声、映には光ディスクや HDD、さらにはフラッシュメモリ

像ソフトを記録し家庭、個人で楽しむようになった。

にシフトしようとしている。

1980 年代、1990 年代にはそのピークを迎え、生活に一方、同じ映像用でもより大きな容量を必要とする
放送用は磁気テープの時代が続いたが、取材用は光おける必須アイテムとなった。
カセットテープではソニーが 1979 年に発売したディスクやフラッシュメモリが使用されるようにな

ウォークマンが爆発的に売れたが、これはモバイルメ

り、磁気テープは主にアーカイブなど保存用に使用さディアの先駆けということができる。ビデオテープはれるようになった。

テレビ番組の視聴をタイムシフトすることを可能にし現代社会において音声、映像というコンテンツの区た。現代社会では当たり前のことだが、当時において別はもはや意味をもたず、すべてデジタルデータとし

ライフスタイルを変革する画期的な商品であったと言て扱われる。大規模データを扱う場合、図 6.1 に示すえる。特に VHS は DVD に置き換えられるまで 20 年

ように頻繁なアクセスが必要な on-line のホット領域

以上にわたり記録メディアを代表する商品であったとは HDD やフラッシュメモリが使用され、磁気テープ

言ってよい。現在でも再生映像のことを VTR（Videoはバックアップ、さらにはアーカイブとアクセス頻

Tape Recorder）と表現するのはその名残でもある。

度の少ないコールド領域に限定されるようになった。

1990 年代の後半から HDD の高密度化が急速に進しかし、コールド領域の容量は全領域の総容量の約む一方で光ディスクやフラッシュメモリが普及し始70％を占めると言われ記録メディアの必要性はむしろめ、長らく記録メディアに君臨してきた磁気テープも大きいと言ってもよい。

これらの競合メディアに徐々にその座を譲ることになった。
表 6.1 に最新のデータストレージ用で各メディアの仕様を比較した。
表 6.1

記録メディアの仕様比較
HDD(near line用
用)

図6.1 ストレージの中のデータ領域

コールド領域で重要になるのは保管のコストと品質である。JEITA の試算によると空調費は発熱の大
きい HDD 装置に対しテープ装置は約 10% と小さく、エネルギーコストで大きな差がある。図 6.2 は HDD
言うまでもなく磁気テープの最大の弱点はアクセス装置とテープ装置のトータルコストを示した。容量規性にある。その原因はテープ状のメディアであるため模が大きくなるほどその差が広がり 1PB（1000 TB）

だが、これはフレキシブルな特徴を活かし記録面積を

容量ではテープのコストは HDD の 23% と 1/4 以下大きくすることで体積当たりの容量を最大化するといである。むろん、この試算にはテープが可換メディア

磁気テープ技術の系統化調査報告183

ば、銀塩写真における感度、デジタルカメラにおける解像度は一般用としてはある程度進歩すると顧客ニーズは飽和し過剰品質となり、技術指標＝顧客ニーズの関係は崩れてくる。
記録メディアはアナログ時代に記録密度の向上でより高品位なシステムを常に誕生させてきた。デジタル時代、さらには IoT、AI の時代になり創出されるデー
タは図 6.3 に示すように指数関数的に増加すると予測されている。あらゆる産業、学術分野、特に医療、創図6.2 テープとディスクの記録コスト比較

薬、宇宙、気象、軍事、監視、資源といった領域で新[1]

たに膨大なデータが創出され、記録のニーズも高まるであることも寄与しているが、このことはセキュリと予想され、記録密度＝顧客ニーズとの関係は今後もティ対策や災害時の対応を含めたテープによるデータ

保たれると思われる。

保管の安全性を示してもいる。テープは信頼性でもしかし、情報がすべて記録されるわけではなく、まHDD に比べ実績があり、修復できないハードエラー

た記録ニーズに対し記録メディアの需要が今後もそれの発生率も 4 桁以上低い。データセンター等におけるに比例するとは限らない。以下の要因がある。

データ損失のテープによるリカバーの例も報告されている。Google は 2012 年に発生した Gmail の障害に対し、バックアップ用の磁気テープからデータをリストアしている [2]。磁気テープはコールド領域において最適のメディアであると言える。
磁気テープに限らず記録メディアは記録密度（容情報量増加＞記録メディア需要の要因
・データ保存の集約、クラウド化
・通信によるデータ配布
・データの消去、書換えによる再利用量）＝顧客ニーズという単純な関係を数十年間保ってきた。このような技術指標がそのまま市場ニーズに繋

20 世紀は一つの音楽アルバムを一つのテープに、がる関係を長年保っている分野は意外と少ない。例え

一つの番組や映画を一つのテープに、などコンテンツとメディアを対応させる傾向があった。しかし、各メ
ディアの大容量化でその考え方は非効率になり、一つの記録メディアに複数のコンテンツを一括保管するようになった。家庭用途ではデジタルオーディオプレイ
ヤーに数百曲の音楽コンテンツを、Blu-ray レコーダに内蔵された HDD に数十の映像コンテンツを写真や音楽とともに記録できるようになっている。放送局では 1 メディアに 1 コンテンツの考え方が残っていたが、最近は LTO などの大容量テープに映像コンテン
ツをまとめてアーカイブ保存するようになり、業務用
ではデータセンターであらゆるデータが集中保管されるようになっている。
インターネットなど通信の進歩は、家庭での記録メ
ディアの需要に大きな影響を与えた。20 世紀は音楽、映像コンテンツは各家庭で個々に記録メディアとして保有する、すなわち莫大な量の複製（コピー）が必要な時代であり磁気テープも大量に消費された。しかし、21 世紀になりコピーも大容量メディアに集約させるようになり、さらにはクラウド化では手元に記録メディアをもつ必要すらなくなっている。音楽配信、

図6.3

184

世界で創出されるデータ量（IDCデータ）

国立科学博物館技術の系統化調査報告[3]

Vol.29 2020. March

映像配信など通信が情報の配布の役割を担うようにな

ると、所有、保管のためのメディアのニーズは激減す用テープへとコンテンツの保存メディアの移し替えをることになる。これは CD などパッケージメディアの行っている。これらは負荷のかかる作業ではあるが、不振の原因にもなっている。

より高性能で高機能な最新のシステムに移行すること

情報には記録として残すべき期間もある。映像遺産、公文書など半永久的に残すべきものもあるが、大は品質、活用、保管といった面での利点も多いと考えられる。

半の情報は一時的なものである。不要となったデータ

図 6.4 に磁気テープの主力製品である LTO の出荷は消去すればよく、記録メディアの需要は情報の寿命

容量の推移をを示した。少なくとも容量で見る限り出も考慮し予測する必要がある。

荷量は着実に増えており、記録ニーズの増加に対し磁1984 年のフラッシュメモリの誕生以降、30 年以上
メジャーな新規の記録メディアは誕生しておらず、磁気テープは今もそれに応え続けていることを示すものである。

気テープ、光ディスク、HDD、フラッシュメモリは各々の特徴を活かした形で当面は市場で棲み分けることになるであろう。その中でもフラッシュメモリがより重要な役割を果たしていくことは想像に難くないが、直接影響を受けるのは HDD である。光ディスク
は三次元記録（ホログラフィックメモリ、二光子吸収）、近接場記録などが研究されるも実用には至っていない。光の波長限界の技術障壁を乗り越えることができず、数層の Blu-ray ディスクで行き止まった状況にあり、記録メディア全体から見ればニッチ市場で生

図6.4

LTOの出荷容量推移 [4]

き延びていくことになろう。磁気テープは当面フラッシュメモリと直接競合することはなく、記録メディア

参照・引用文献の元来の役割である情報の長期保存の手段として、増[1]  JEITA テープストレージ専門委員会資料をもと大する情報の記録の最後の受け皿としての役割を担っていくと思われる。
その場合に重要なことは記録のマイグレーションでに作成[2]  日経コンピュータ[3]  JEITA

2013 年 7 月 25 日号

テープストレージ専門委員会資料ある。紙や写真のような直接記録ではなく、変換記録

https://home.jeita.or.jp/upload_file/2019

である磁気テープには再生するレコーダやドライブ

1003093802_uSWUfqoj1n.pdf（閲覧 2019-10-01）が必要である。しかし、それらは装置個体としても[4]  JEITA

テープストレージ専門委員会資料

製品仕様としても寿命がある。従って、適切なタイ

file://cfs-05/HOME6/10003866S/My%20

ミングでデータを移し替えることが必要であり、例

Documents/文献/LTO出荷統計20180725112701

えば NHK の放送用の映像資産は１吋テープから D3_ jYahZ5OUKI.pdf（閲覧2020-01-17)

テープへ、さらには LTO テープなどのコンピュータ

磁気テープ技術の系統化調査報告

185

7｜おわりに

磁気テープの数十年に渡る歴史の全体像を「磁気かったと思われる。コンパクトカセット、VHS ビデ

製品と技術の系統図」として巻末に示した。

オを一流の産業に育て上げたのは日本の企業である。

磁気テープの技術史を纏める機会を得て改めて気が磁気テープはミクロな領域での高度なすり合わせ技

テープ

術によって完成するインテグラルな製品であり、日本付いたことが幾つかある。
最初に、20 世紀後半において磁気テープが果たした社会的貢献である。今でこそ HDD、フラッシュメ

人、日本メーカが得意な領域であったことが日本主導の産業となった理由と思われる。

モリなどが記録メディアの主役となっているが、それしかし、21 世紀になると欧米企業は事業の枠組みまでの半世紀近くは音声や映像を手軽に記録し保存すの中で、自らが主導できる展開シナリオを予め作り上る手段は磁気テープしかなかったと言っても過言ではげるようになった。モジュラー型、水平統合型の生産ない。個人の生活向上、産業社会の発展に果たした役

モデル、巨大 IT 企業の事業モデルも然りである。日割は大きい。

本メーカが作り出す高度なインテグラル型製品の磁気

次に、磁気テープの面記録密度が 10 倍 /10 年、体テープも、今日の主流システムである LTO の事業モ

積記録密度では 12 倍 /10 年で進歩し、今も継続してデルの中では一つのモジュールと見なされていると言いることである。記録密度の向上が市場ニーズに直接われてもやむを得ない。

応えると言う明確な目標があり、それに向かって邁進

図 7.1 は 1982 年に富士写真フイルムの明石五郎がした技術者たちの努力の賜物である。この間に誕生し提唱した磁気テープのロードマップである（原図に一たシステム規格は数十種類に及び、その時々の多様な部説明を付記）。その後の磁気テープの 40 年近い歴史

ユーザニーズに応えてきた。

がこの通り進んだわけではないが含蓄のある図であさらに、技術や製品の第一歩は欧米が踏み出すが、る。筆者は第 4 章で Ba フェライトにより新たなロー

その後の進歩の歩みは日本が先導する構図である。磁

ドマップを創造したと書いた。確かに 2000 年当時の

気記録そのものがそうであり、放送用、コンピュータ

業界ロードマップには Ba フェライトは無かったが、用の最初のシステムは欧米が発祥である。しかし、そ明石のロードマップには垂直磁化メディアの中で描かの後の日本企業の貢献がなければここまでの発展は無れている。創造ではなく復活させたという表現が正し

線記録密度(cycle/cm)

SNM：短針状のメタル粒子
SNO：短針状のCo酸化鉄粒子

西暦

図7.1

186

国立科学博物館技術の系統化調査報告[1]
記録密度と磁性体の進歩（明石のピラミッド）

Vol.29 2020. Marchいかもしれない。頂点に立つスパッタテープも研究レ

告書を作成している時点で７年が経過している。そのベルでは実現できている。

後も磁気テープへの関心は大きく、その状況もある程

富士フイルムの Ba フェライト技術につき ｢磁気度に把握しているが、それは 2012 年の時点で予測でテープ、まさかの復権｣ という記事がある 。磁気

きた範囲を超えたものではない。Ba フェライトテー

テープはもはや時代遅れの商品であるというのが一般

プを実用化したのは 2011 年であり、経験則からすれ的なイメージであった。確かに 2000 年代以降、一般

ば 15 年後すなわち 2020 年代半ばには次なる技術によ

家庭から磁気テープは徐々に姿を消しておりこれは正るステップアップが成されるはずであり、そうでなけ

直な印象であろう。しかし、磁気テープの技術はそのれば磁気テープの進歩は止まることになる。

[2]

後も進歩し続け、一般の人は直接見ることが少ないコ
ンピュータ用を中心に現役であり続けている。

Ba フェライトをテープ用磁性体として復活させた
2000 年代初め、できることをすべて織り込んで達し

磁気テープは長い歴史の中で何度か好機と危機のた記録密度は 3 Gbpsi 程度であった。これは当時とし節目を迎えている。最初は 1970 年代のコンパクトカては画期的な値であったが、一方で持てる技術を使いセット、VHS など民生用への展開である。これによ果たしこれ以上何ができるのか、これが限界かもしれり磁気テープの高密度化の技術が加速し産業としてないとその先に不安をもったことも事実である。しか大きな発展を遂げることになった。二度目は 1980 年

し、様々な施策をもって 2011 年には約 29.5 Gbpsi のに入りアクセスの速い HDD の進歩が始まり、コン

可能性を実証、2015 年には 123 Gbpsi の記録密度がピュータ用メモリとしての磁気テープの存在意義が問実証されている。

われ始めた時である。このときはカートリッジ化と筆者は研究所員に言ったことがある。｢人間は技術

オートメーション化で利便性を高め、テープの大容量の限界を見極められるほど賢くはない。しかし、人間の有用性を認識させることができた。三度目は 1990

は技術の限界を超える知恵をもっている｣。一見、矛年代に入り民生用のアナログ記録テープが成熟期を迎盾した言葉かもしれないが、長年磁気テープの開発にえるとともにデジタル記録へ転換期が始まった時期

携わったものとしての実感である。記録密度の向上はである。メタル磁性体の進歩で放送用テープのデジタ

立ち止まることが許されない記録メディアの宿命であル化が進むとともに、コンピュータ時代の始まりにより、フラッシュメモリ、HDD、光ディスクの技術者

りデータ用テープが大きな活路となり、薄層メタル技

も同様の苦悩をもっているはずである。

術がここで大きな役割を果たした。四度目は 2000 年

磁気テープは成熟期から衰退期に向かうとする見方

代に入り HDD の大容量化と低価格化が急速に進み、が多い。しかし、図 6.4 に示したとおり出荷容量でみバックアップ用途でも市場が奪われテープの需要が伸ると年 10％以上増加しており、これは社会のニーズ

び悩んだ時期である。テープの継続的な大容量化が急に今も応え続けていることを示している。記録メディ

務であり、今に続く LTO テープが新システムとして

アは社会の必需品であり記録すべき情報量が今後も増誕生、ハイエンドも大容量化が加速した。そして最後

える以上、記録メディアの需要が減ることはなく、仮は 2000 年代後半、テープの発展を支えたメタル磁性に技術進歩が止まり大容量化が鈍ってきても、紙のよ体の進歩が鈍り始め、テープ技術、市場そのものが終

うに大量消費されれば事業や商売としては十分に成り焉を迎えるのではないかと思われた時期である。この立つかもしれない。

危機は Ba フェライトテープでとりあえず乗り切ることができた。

一方で、商品にも必ず寿命があり磁気テープもいず
れ市場から姿を消すだろうがその時期は分からない。

磁気テープでもっとも重要な技術である磁性体は酸磁気テープの実用化が始まった 1950 年代半ばは筆者

化鉄（1950 年～）、Co 被着型酸化鉄（1975 年～）、メが丁度生まれた頃、つまり実用品としての磁気テープ

タル＆蒸着（1990 年～）、Ba フェライト（2010 年～）の年齢は筆者とほぼ同じである。お互いより長生きしの 4 世代に区分できる。これは約 15～20 年 / 世代でたいものであるが市場に出て 60 年という年齢は少なありこの間に記録密度は 2 桁近く向上している。磁性

くとも長寿な商品と言ってよいだろう。

体の切り替えが技術レベル段階のステップアップを示
すと考えると、磁気テープは 15～20 年で大きな進歩

参考・引用文献があったことになる。

[1]   明石五郎：「磁気テープの進歩」日本応用磁気学

筆者は磁気テープを中心に記録メディアの開発に30 余年携わってきたが 2012 年に職務を離れ、この報会誌、VOL.7 NO.3, 1982[2]  日経コンピュータ 2013 年 7 月 25 日号

磁気テープ技術の系統化調査報告

187

8｜謝辞

本調査報告書を作成するにあたり、多くの方々のごテープ業界についての興味深いお話を伺うことができ協力を頂きました。DOWA エレクトロニクスの松本ました。ここに深く感謝申し上げます。また筆者が在和幸氏、吉田貴行氏には直接インタビューに応じて頂籍した富士フイルムの記録メディア事業部、研究所、き、メタル磁性体について多くの有用な情報、資料を生産部、および知的財産本部の方々には、報告書作成

提供して頂きました。元戸田工業の三島啓男氏とは十に当たり様々な形でご協力を頂きました。ここに厚く数回に及ぶメールのやり取りで、酸化鉄磁性体の技術御礼申し上げます。

に関し詳細に解説して頂くだけでなく、当時の磁気188

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March磁気テープ技術の系統化調査報告189

磁気テープ 製品と 技術の系統図
磁気テープ 製品と 技術の系統図

システム製品

音声記録

1950
1960

1950

1960
1970

1970

オープンリール

コンパクトカセット Normal

カ ー ト リ ッジ 化

CrFeCr Hi

磁気テCr
ープ FeCr
製品と 技術の系
統図
Hi
Metal

コンパクトカセット Normal

カートリッジ化

Metal

マイクロカセット

マイクロカセット

1950
システム製品

映録
像記録
音声記

1960

民生用

エルカセット1970
エルカセット
統一Ⅰ型
型(1/2in.））

オープンリール型パ(1/2in.））セット Normal VHS
カートリッジ化 統一
コⅠ型
ン
クトカ
Cr

民生用

FeCr Hi

VHS

VHS

カートリッジ化

データ記録

IBM726

ハイエンド

IBM726

ハイエンド

βcam

オープンリール(1/2in.)カートリッジ化

オープンリール(1/2in.)

ハイエミ
ンッ
ドドレンジ

IBM726

βcamへ
へ

D1 D2

S-

8mm

D-8へ
へ

UNIH
MⅡ
βc

ハイビジβcamョン8809化

U-matic(3/4in.)

8809

IBM3850

カートリッジ化

ハイビジョ

3480

IBM3850

オープンリール(1/2in.)8809
IBM3850

カートリッジ化

ミッドレンジ

TK50

3480

TK85
TK50

QIC

ミッドレロ
ンー
ジエンド

QIC

ローエンド

D8

QIC

ローエンド

テープ技術

HiBandβ

MⅡ βcam-sp

1in.Cタタイプ

カートリッジ化
データ記録

MⅡへ
へ

8mm

VHS-C
モバイル化

U-matic(3/4in.)

オープンリール (2in.→1in.）
）

業務用

ED-β

S-VHS-Cタイプ
βcamへ
へ 1in.Cタ
D-8へ
へ
U-matic(3/4in.)

1in.Cタタイプカートリッジ化
カートリッジ化

VHS-C
モバイル化

βmax

オープンリール (2in.→1in.））

オープンリール (2in.→1in.））

業務用

HiBandβエルカセット

統一Ⅰ型
型(1/2in.）
）

業務用

S-VHS

MⅡへ
へ
βmax

βmax
民生用

1980

DAT

カーMetalト リ ッジ 化

カ ー ト リッマジ
イ化
クロカセット

映像記録

1980

オープンリール

磁性体

酸化鉄
二酸化クロム

酸化鉄
テープ技術

磁性体

Co酸
酸化鉄

酸化鉄

二酸化クロム

二酸化クロム

Co酸
酸化鉄

層構造

Co酸
酸化鉄

単層磁性層

メタル

メタル

Co蒸
蒸着(薄膜）

Co蒸
蒸着(薄膜）

磁性層重層
層構造

単層磁性層

単層磁性層

TAC

ベースフイルム
ベースフイルム

TAC
ハード技術
ハード技術

磁気ヘッド

TAC

PET
PET

パーマロイ
パーマロバ
イ ルク型

記録方式
パーマロイ

変調
バルク型交流バイアス 符号化変調 FM変
フェライト
交流バイリ
アス
符方
号式
化変調
FM変
変ス
調バース回転方式
ニア
トラ
ン

バルク型
リニア方コ
式 ノト
ー号
ス回転方式
位置決め機構トラ
ロンース
ルバ信
交流バイアス 符号化変調 FM変変調

位置決め機構

磁性層重層

PET

磁気ヘッド

記録方式

磁性層重層

コノトロール信号

フェライト
フェライト

センダスト
センダスト

アモルファス

ア薄低域変換 アジマス記録薄膜型 AMR MIG
センダスト
アモルファス
低域変換 アジマス記録ヘリカル方式
薄膜型 AMR MIG型
型
ヘリカル方式

低域変換 アジマス記録

リニア方式 トランスバース回転方式
ヘリカル方式製品ライフの開始時期は市場導入年度、終了時期はドライブまたはメディアの生産終了または販売終了などが考えられるが、不明な点も多く明確な基準に基づく
製コ
品ラ
イ
フ
開1
始
時
期
は代
市場
終品
了で
時テ
期ー
はド
は応
メ関
デ係
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まが
たな
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考磁
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づくものではない
19
0の～
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層不
磁明性
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ル
1951
09
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19
0代
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印（→） を記載
→を
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19８ハ
0年
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は、
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ムも
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さ応
れ関
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を照
記載
ー代
ド以
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術の
はテ磁
のス
性テ
能ム
を製
引品き
要そ
との
思シ
わスれ
スて
テは
ムじ
製め品
係種
にに
つの
いみて
ハード技術は磁気テープの性能を引き出す上で重要と思われるもの、システム製品との対応関係については本文を参照
始時期は市場導入年度、終了時期はドライブまたはメディアの生産終了または販売終了などが考えられるが、不明な点も多く明確な基準に基づくものではない
年代のシステム製品でテープ技術との対応関係の矢印（→）がないものは酸化鉄磁性体、単層磁性層、P ET ベースフイルムのテープ技術とシステム製品の対応関係は、そのシステム分類においてはじめて採用された品種にのみ矢印（→）を記載
気テープの性能を引き出す上で重要と思われるもの、システム
製品と2020.
の対応March
関係については本文を参照
国立科学博物館技術の系統化調査報告
Vol.29

190

1980

1990

2000

2010

DCC

al

アナログ記録デジタル記録
DAT

規格転用
DDS

S-VHS

ハイビジョン化
W-VHS

MⅡへ
へ
HiBandβ
VHS-C
モバイル化
βcamへ
へ

S-VHS-C
8mm

Digital-8
D ig it a l- 8

Hi-8
DVC

D-8へ
へ

βcam

D-VHS

ED-β

MicroMV
DVCproへ
へ
DVCAMへへ

MⅡ βcam-sp
D1 D2
ハイビジョン化D3

D5 d-βcam DCVpro DVCAM
HDD5

UNIHI

HDCAM

DVCproHD HDCAM-SR

09
3480

3490

TK50

3590E

TK85

DLT4000

3592-G1

G2

G3

G4

T10K-AB

C

S-DLT S-DLT2

D8

G6

LTO7

LTO8

DLT-S4

LTO1 LTO2 LTO3
AIT

G5
D

LTO4

LTO5

LTO6

S-AIT

mammoth mammoth2
DDS

DDS2

DDS3

DDS4

DAT72

DAT160メタル
Co蒸蒸着(薄膜）
Baフ
フェライト

薄層磁性層
強化PET
PEN
Aramidアモルファス
薄膜型

AMR

MIG型
型

GMR

映像圧縮
振幅サーボ

TMR

NPML

PRML
M PEG - 2
位相サーボ準に基づくものではない

磁気テープ技術の系統化調査報告

191

192

国立科学博物館技術の系統化調査報告

Vol.29 2020. March

1985

8ミリビデオシステム用
12 メタルビデオカセットテープ
P6-30、P6-60、P6-90

1979

コンパクトカセットテープ TYPEⅣ
MA-R

1982

1978

マイクロカセットテープ
オングロームベータカムシステム
11 1/2インチビデオカセットテープ「HGシリーズ」

10

9

1975

8 VHS標準テープ タイプ75X

1975

1975

コンパクトカセットテープ TYPEⅡ
SA

ベータマックス
7 1/2インチビデオカセットテープ
K-30、K-60

6

1975

1973

コンパクトカセットテープ TYPEⅢ
Duad

45 Co・エピタキシャル磁性体

1973

1967

2 カセットテープ C-60

アビリン磁性粉サンプル
Co被着磁性体

1965

1 富士フイルムメモリーテープ

3

1950

製作年

Soni-Tape 「KAシリーズ」

名称

磁気テ ープ 産業技術史資料 所在確認

ソニー

ソニー

TDK

パナソニック

富士フイルム

ソニー

TDK

マクセル

ソニー

TDK

マクセル

富士フイルム

ソニー

製造社

秋田県にかほ市

京都府乙訓郡

東京都港区港南

秋田県にかほ市

京都府乙訓郡神奈川県小田原市

秋田県にかほ市

神奈川県小田原市

仙台テクノロジーセンター 宮城県多賀城市

仙台テクノロジーセンター 宮城県多賀城市

TDK歴史みらい館

パナソニック

記録メディア研究所

仙台テクノロジーセンター 宮城県多賀城市

TDK歴史みらい館

マクセル京都本社

ソニー本社

TDK歴史みらい館

マクセル京都本社

神奈川工場

ソニー

所在地

メタル磁性体の採用により、ビデオの小型化を実現し、モバイル録画を可能にした初代8mmビデオテープである。

20年以上にわたり放送用ビデオでもっとも普及したシステムであるβカムシリー
ズの最初の放送用アナログビデオテープである。

メタルカセットテープ初期の代表的な製品である。テープの磁気特性が優れるだ
けでなくカセットに亜鉛ダイキャストフレームを用い走行を安定化し高音質を実現した。

連続入射角変化法でCoを蒸着させる技術を磁気テープに応用した最初の製品である。このCo蒸着の技術はその後Hi8、DVCなど高品位のビデオテープにも適用された。

家庭用ビデオでもっとも普及したVHSシステムの設計、開発に使用され、初代のVHSリファレンスになったテープである。

VHSとともに家庭用ビデオの発展に貢献したβマックスの初代テープである。同
フォーマットは放送用としてもっとも普及したβカムシリーズのベースにもなった。

高い抗磁力のCo被着酸化鉄を初めて用いた磁気テープである。先行して実用化されていた二酸化クロムに取って代りTYPEⅡを代表的するテープとなり、音楽用カセットテープの発展に貢献した。

酸化鉄の表面にCo化合物を結晶成長させることで抗磁力を高め、磁気テープの性能を飛躍させた磁性体である。カセットテープ、ＶＨＳテープ等に採用され、TDKのアビリン磁性体とともに磁気テープ産業の繁栄に大きく貢献した。

上層に二酸化クロム、下層の酸化鉄を用いた初の重層テープで広い周波数特性を実現した。1970年代を代表する高音質のコンパクトカセットテープである。

酸化鉄の表面にCo化合物を変成被着させることで抗磁力を高め、磁気テープの性能を飛躍させた磁性体である。カセットテープ、ＶＨＳテープ等に採用され、マクセルのエピタキシャル磁性体とともに磁気テープ産業の繁栄に大きく貢献した。

国産初のコンパクトカセットテープである。

国産初のコンピュータ用テープである。

国産初の磁気録音テープである。

選定理由

磁気テープ技術の系統化調査報告

193

デ ジ タ ル オ ー デ ィ オ テ ー プ （ DAT ）DT-46、DT-60、DT-90、DT-120

1992

1993

1994

1994

デジタルマイクロカセット
NT-1（スクープマン）

デジタルベータカムVTR用
19 1/2インチビデオカセット「BCT-Dシリーズ」

20 コンピュータ用テープ DLTⅣ

MEテープを用いたDVテープ
AY-DVM60E

18

1997

2011

HDCAMフォーマットカムコーダー用
22 1/2インチデジタルビデオカセット「BCT-HDシリーズ」

23 データテープ T10000C

21

1989

メタル蒸着8ミリビデオカセットテープ「Hi8ME」 E6-60HIME、E6-120HIME

1989

1987

17

16 VHSテープ AXIA DC

15

1987

1985

世界初の放送用メタルビデオカセット
MⅡ

ベータカムSPシステム用
14 メタルビデオテープ「BCT-Mシリー
ズ」

13

製作年

名称

富士フイルムソニー

パナソニック

富士フイルム

ソニー

ソニー

ソニー

富士フイルム

ソニー

ソニー

富士フイルム製造社
神奈川県小田原市

神奈川県小田原市

東京都港区

東京都港区

神奈川県小田原市

神奈川工場

神奈川県小田原市

仙台テクノロジーセンター 宮城県多賀城市

ブランドコミュニケーション
本部、歴史文化コミュニ 大阪府門真市
ケーション室

記録メディア研究所

仙台テクノロジーセンター 宮城県多賀城市

ソニー本社

仙台テクノロジーセンター 宮城県多賀城市

記録メディア研究所

ソニー本社

仙台テクノロジーセンター 宮城県多賀城市

記録メディア研究所

所在地

Baフェライト磁性体を用いた最初のコンピュータ用データテープで5TBの大容量を達成した（富士フイルムが生産し発売元のOracleに供給）。

ハイビジョンデジタル放送用のβカムシリーズの最初ビデオテープで放送局のデファクト標準システムとなった。

世界初の革新的工法（CVD）と金属薄膜とで小型／軽量／高性能を実現、8mmビデオより小型で映像のデジタル記録を可能にしたDVシステムのビデオテープである。

塗布型の磁気テープの磁性層厚みを従来の1/10以下の0.3μmにまで薄層化し非磁性層上に設けることで、高密度のデジタル記録を可能にした最初のコン
ピュータ用データテープである。

高効率符号化方式を用い、高画質、長時間の録画を可能したβカムシリーズ最初の放送用デジタルビデオテープである。

ノントラッキング(NT)方式を採用した切手サイズの世界最小のテープである。

蒸着技術をビデオ用に初めて採用し8mmビデオの高画質化を実現したHi8ビデ
オテープである。

初の重層ビデオテープである。同時重層塗布技術により映像記録で重層化の効果を引き出すに必要な上層0.5μmの薄層化を実現した。同技術はS-VHS、8mmビデオにも適用された。

初のデジタルオーディオテープである。同テープの技術はコンピュータ用として普及したDDSテープにも展開された。

メタル磁性体を用いた同テープによりβカムシリーズの放送用としての地位が確立した。「メタルテープ技術の開発による放送業界への貢献」で1990年にエミー賞の技術賞を受賞している。

選定理由
松下電器とNHKが開発したMⅡシステム用で、品質基準の厳しい放送用ビデオ
テープでメタル磁性体を初めて実用化したテープである。「メタルテープ技術の開発による放送業界への貢献」で1990年にエミー賞の技術賞を受賞している。

「磁気テープ技術の系統化調査」 正誤表
ページ

段落

行

技術の系統化調査報告2020 年 3 月（誤）第 29 集122

右図 2.17

AMPEX 方式とヘリカル方式

123

左

2

125

右

1、4

133

右

134

左

141

左

146

左

146

左

149

右

155

全文 PDF 版
2020 年 7 月（正）AMPEX 方式（上図）とヘリカル方式（下図）

E.Msterson

E.Masterson

標準化

デファクト化5((Digital Equipment Corporation)(Digital Equipment Corporation)

7

ヒューレッドカッパード

ヒューレットパッカード

下から 3 チャネル数
図3.16

180

ヘッド数
240

（上段） μmRa=2.0 μm Ra=2.0 Ra=0.8
図3.16

180μm

240μm

Ra=2.0nm Ra=2.0nm Ra=0.8nm

Ra=2.4 Ra=2.2 Ra=2.1n

Ra=2.4nm Ra=2.2nm Ra=2.1nm生成される、生成され、右下から18 28～35nm。

28～35nm、159

左下から17 アルクリ樹脂

アクリル樹脂170

左下から13 in tyape system

in tape system

171

右

178

左

178

右

179

右

181

右

10

不安定性で

不安定で

186

右

6

なったと理由

なった理由

（中段）
16

14

使用するのは下から2 in tyape system
6

D.Beraman

下から9 ヒューレッドパッカード

使用するにはin tape system
D.Berman
ヒューレットパッカード