(57)【要約】【課題】磁気記録媒体に適用前においても適用後においても容易に分析が可能な磁気記録媒体用潤滑剤を提供すること。【解決手段】分子中に存在する重水素と軽水素の比率が天然同位体より大きい潤滑剤とする。重水素は分子の末端基に存在し、その末端基の活性部位と非活性部位の一方又は両方に存在することができる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
分子中に存在する重水素と軽水素の比率が天然同位体よりも大きいことを特徴とする磁気記録媒体用潤滑剤。
【請求項２】
前記重水素が前記分子の活性部位に存在する、請求項１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
【請求項３】
前記重水素が前記分子の非活性部位に存在する、請求項１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
【請求項４】
前記重水素が前記分子の活性部位と非活性部位の両方に存在する、請求項１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
【請求項５】
前記重水素が前記分子の末端基にある、請求項１から４までのいずれか一つに記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
【請求項６】
当該潤滑剤が下記一般式
Ｒ１−Ｏ−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｍ−（ＣＦ２Ｏ）ｎ−Ｒ２
（式中のｍ、ｎは正の整数であり、式中のＲ１、Ｒ２は、
【化１】
2004292769.tif 000005
であり、ｐ、ｑは正の整数、Ｒａ〜Ｒｈは水素、又は炭素数１〜２０のアルキル基である）で表され、Ｒ１、Ｒ２の水素の一部もしくは全てが重水素で置換されている、請求項１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
【請求項７】
当該潤滑剤が下記一般式
Ｆ−（ＣＦ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ）ｎ−ＣＦ２ＣＦ２−Ｒ３
（式中のｎは正の整数、Ｒ３はＣＨ２ＯＨ又はＣＯＯＨ）で表され、Ｒ３の水素の一部もしくは全てが重水素で置換されている、請求項１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
【請求項８】
当該潤滑剤が下記一般式
Ｆ−（ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２Ｏ）ｎ−ＣＦ（ＣＦ３）−Ｒ４
（式中のｎは正の整数、Ｒ４はＣＨ２ＯＨ又はＣＯＯＨ）で表され、Ｒ４の水素の一部もしくは全てが重水素で置換されている、請求項１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか一つに記載の潤滑剤が被覆された磁気記録媒体。
【請求項１０】
請求項９記載の磁気記録媒体を含む磁気記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードディスク等の磁気記録媒体用の潤滑剤に関し、また、この潤滑剤の膜を表面に備えた記録媒体を含む磁気記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブは、高速回転する磁気記録媒体（磁気ディスク）にヘッドを介して記録情報の読み書きをする磁気記録装置である。磁気ディスク媒体は、基板上に形成した磁性膜、磁性膜上に設けられてその腐食及び磁気ヘッドとの接触による摩耗を防止する保護膜、そして保護膜上に位置しヘッドとの接触による摩耗を軽減する潤滑膜を含む。
【０００３】
近年におけるハードディスクドライブの著しい記録密度の向上は、同時により厳格な信頼性を要求していると捉えることができる。
【０００４】
ハードディスクドライブにおいては、ヘッドが、回転する磁気ディスク上を浮上しながら、情報の読み書きをしている。記録密度の向上は、一つにはこのヘッド浮上量を小さくすることにより実現されている。従って、ヘッドはハードディスク表面に接触しやすくなる傾向にあり、装置としての信頼性確保がより困難な方向に向かっている。そればかりでなく、ハードディスクの磁性膜上に存在する保護膜の厚さも記録密度の向上とともにますます薄くなってきており、磁性体の腐食が発生しやすい状況を現出している。
【０００５】
これらの問題を解決し、ハードディスクドライブの信頼性を確保するには、ヘッドとディスクの接触によるダメージや、ドライブ中で温度や湿度がどのように腐食に影響しているかを正確に見積もる必要がある。しかし、例えば接触による衝撃がどの程度のものかを見積もる手段として、ＣＳＳテスターを用いて、つまりヘッドをひずみセンサーに固定し、磁気ディスク上を摺動させて摩擦力を測定しても、得られるのは摩擦力という間接的な数値であり、潤滑剤がどのような状態になっているかといった直接的な情報を得ることはできない。また、例えば外部環境の温度・湿度変化がドライブ内の磁気ディスク表面にどのように影響を与えるかを考えてみた場合、特に稼動中においては、せいぜいドライブの内部環境の温湿度変化をモニターするくらいで、潤滑剤に対する直接的な影響を観察・測定する術はない。
【０００６】
後述のように、本発明の潤滑剤分子には重水素が存在し、この重水素を測定することで潤滑剤についての種々の情報が得られる。磁気ディスク上に塗布した潤滑剤の表面又はその近傍のような、材料表面部分の水素量を測定する従来技術として、例えば、尾浦憲治郎，高エネルギーイオン弾性反跳粒子検出法による反動体表面の水素の定量，応用物理，第５９巻第７号，ｐｐ９３７−９４３（１９９０）や、Ｋｅｎｊｉ  Ｋｉｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｄｅｐｔｈ−ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  ｉｎ  ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｖａｐｏｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  ｄｉａｍｏｎｄ  ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｅｌａｓｔｉｃ  ｒｅｃｏｉｌ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，  ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．７８，  Ｎｏ．１２，  ｐｐ１６７９−８１（２００１）、などがある。
【０００７】
【非特許文献１】
尾浦憲治郎，高エネルギーイオン弾性反跳粒子検出法による反動体表面の水素の定量，応用物理，第５９巻第７号，ｐｐ９３７−９４３（１９９０）
【非特許文献２】
Ｋｅｎｊｉ  Ｋｉｍｕｒａ  ｅｔ  ａｌ．，  Ｈｙｄｒｏｇｅｎ  ｄｅｐｔｈ−ｐｒｏｆｉｌｉｎｇ  ｉｎ  ｃｈｅｍｉｃａｌ−ｖａｐｏｒ−ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ  ｄｉａｍｏｎｄ  ｆｉｌｍｓ  ｂｙ  ｈｉｇｈ−ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ｅｌａｓｔｉｃ  ｒｅｃｏｉｌ  ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ，  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ，  Ｖｏｌ．７８，  Ｎｏ．１２，  ｐｐ１６７９−８１（２００１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、磁気記録媒体に適用前においても適用後においても容易に分析が可能な磁気記録媒体用潤滑剤を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気記録媒体用潤滑剤は、分子中における重水素と軽水素の比率が天然同位体比より大きいことを特徴とする。
【００１０】
重水素は、潤滑剤分子の活性部位又は非活性化部位の水素として存在することができ、あるいは活性部位と非活性化部位の両方の水素として存在することもできる。ここでの「活性部位」とは、例えば−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＮＨ２や、第四級アンモニウムイオンなどの官能基（あるいは原子団）に含まれる水素のように、軽水素（プロチウム（１Ｈ））と重水素（主にジューテリウム（２Ｈ））との交換が比較的容易に起こる水素が位置する部位を指し、この部位にある水素を「活性部位の水素」と呼ぶ。これに対し、炭素に結合した水素のように、軽水素と重水素との交換が比較的困難な部位にある水素を、「非活性部位の水素」と呼ぶことにする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明が関係するような磁気記録媒体用潤滑剤は、基本的にパーフルオロポリエーテル骨格を持つ高分子物質であり、その代表例は下記の式で表される。
Ｒ１−Ｏ−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｍ−（ＣＦ２Ｏ）ｎ−Ｒ２
この式のｍとｎは任意の整数であり、この高分子物質は一般に数百〜数万程度の分子量を有する。
【００１２】
この高分子物質の末端基Ｒ１、Ｒ２は、例えば
ＨＯＨ２Ｃ−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＦ２−
のような基であり、−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｍ−（ＣＦ２Ｏ）ｎ−のパーフルオロポリエーテル骨格部分と異なって水素を含有している。上記の式の末端基Ｒ１、Ｒ２の水素のうち、−ＯＨの水素は軽水素と重水素の交換が起こりやすく、活性部位の水素に相当するものであり、−ＣＨ２−の水素は、軽水素と重水素の交換が相対的に起こりにくく、非活性部位の水素に相当する。
【００１３】
本発明者は、磁気記録媒体用潤滑剤に軽水素と重水素の交換が起こりやすい活性部位があることに着目し、そこに存在する水素の一部あるいは全部を重水素に置換したもの（以下、重水素化潤滑剤）をトレーサーとして用いれば、前述の問題を解決できることを見出した。
【００１４】
例えば、磁気ディスクに対するヘッドの接触の影響を見るには、重水素化潤滑剤を磁気ディスクに塗布し、ヘッドを浮上させた後、潤滑剤の活性部位の重水素がどの程度軽水素に置換されているかを定量すれば接触の激しさ等の情報が得られる。これは、ヘッドがディスクに接触した部分は高温（５００Ｋほどになると言われている）になり、そして高温では軽水素と重水素の交換が促進されるということを利用している。
【００１５】
また、例えば外部環境の温湿度変化がドライブ内部の磁気ディスク表面にどのように影響を与えるかについても、同様に、どのように重水素が軽水素に置換されていくかをモニターすればよい。これは、潤滑剤の活性部位の重水素が水分により再度軽水素に置換されることを利用している。
【００１６】
更に、本発明は、潤滑剤塗布液の品質管理、特に微量な水分の管理に応用することができる。水分の存在下では潤滑剤の活性部位の重水素は徐々に軽水素に置換されていくので、潤滑剤の重水素量をモニターすることにより潤滑剤塗布液中の水分を検出することができる。
【００１７】
一方、非活性部位に重水素の存在する潤滑剤も、本発明の範囲内である。
この潤滑剤は、例えば、磁気ディスクに塗布した潤滑剤の潤滑特性を評価するのに利用することができる。潤滑剤の潤滑特性は、潤滑剤分子がその下層（通常は、アモルファスカーボンなどの保護膜）に対してどのように配向しているかに左右される。この配向は、線状の潤滑剤分子の末端基の配向性を調べることで知ることができ、そして末端基の水素の少なくとも一部を重水素で置換しておくことにより、その重水素の分析を通して、潤滑剤分子の配向を調べることができる。一般に、潤滑剤下層の保護膜のアモルファスカーボンはわずかに水素化されており、そのため潤滑剤として重水素置換されていないものを使用して分析した場合、潤滑剤末端基の水素と区別ができない。また、非活性部位の水素が重水素の場合は、末端基の活性部位の水素のみを重水素置換した潤滑剤の場合に比べ、重水素が軽水素と置換しにくい（潤滑剤中に残存しやすい）ので、潤滑剤分子の配向性をより正確に調べるのを可能にする。
【００１８】
更に、磁気ディスクとヘッドとの接触、摺動の影響を調べるのにも、非活性部位の水素を重水素置換した潤滑剤が有利である。と言うのは、接触、摺動部位では局所的に例えば５００Ｋほどの高温になり、接触、摺動の影響を見るにはむしろ樹脂の熱分解を調べる方が有効なため、それまで重水素が軽水素と置換せずに残存しやすい潤滑剤が望ましいからである。
【００１９】
本発明の潤滑剤は、潤滑剤のディスク上での分子運動を知るのにも有用である。具体的には、ディスクの内側（中心側）に重水素化潤滑剤、外側に通常の潤滑剤を塗布し、又は内側に通常の潤滑剤、外側に重水素化潤滑剤を塗布して、重水素化潤滑剤の分布の調べることにより、ディスク上での潤滑剤の半径方向の分子運動、特に拡散（マイグレーション）の様子がわかる。
【００２０】
本発明の潤滑剤は、先に述べたように、基本的にパーフルオロポリエーテル骨格を持つ高分子化合物であり、先に代表例として挙げた下式（１）で表されるもの（ソルベイ・ソレクシス社よりフォンブリン（Ｆｏｍｂｌｉｎ）として入手可能）
Ｒ１−Ｏ−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｍ−（ＣＦ２Ｏ）ｎ−Ｒ２      （１）
のほかにも、下式（２）、（３）で表されるようなものを挙げることができる。
Ｆ−（ＣＦ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ）ｎ−ＣＦ２ＣＦ２−Ｒ３        （２）
Ｆ−（ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２Ｏ）ｎ−ＣＦ（ＣＦ３）−Ｒ４  （３）
式（２）及び（３）の潤滑剤は、それぞれダイキン社よりデムナム（Ｄｅｍｎｕｍ）及びデュポン社よりクライトックス（Ｋｒｙｔｏｘ）として入手できる。これらの式中のｍ、ｎは正の整数であり、これらの高分子化合物の分子量は一般に数百〜数万程度である。
【００２１】
式（１）の潤滑剤の末端基Ｒ１、Ｒ２は、下式
【００２２】
【化２】
2004292769.tif 000002
【００２３】
で表される。式（５）のｐ、ｑは整数である。式（８）のＲａ〜Ｒｈは水素、又は炭素数１〜２０程度のアルキル基であり、一例として、Ｒａ及びＲｅがＨ、ＲｂとＲｃ及びＲｆとＲｇがＣＨ３、そしてＲｄ及びＲｈがＣ１６Ｈ３３の組み合わせ、Ｒａ〜Ｒｃ及びＲｅ〜ＲｇがＨ、Ｒｄ及びＲｈがＣ６Ｈ１３又はＣ１８Ｈ３７の組み合わせ、などを挙げることができる。
【００２４】
式（２）の潤滑剤の末端基Ｒ３の代表例としては、ＣＨ２ＯＨ、ＣＯＯＨを挙げることができ、式（３）の潤滑剤の末端基Ｒ４の代表例もやはりＣＨ２ＯＨ、ＣＯＯＨである。
【００２５】
このように、磁気ディスク用潤滑剤の末端基には、水酸基、カルボキシル基、アミノ基、第四級アンモニウムイオン等、容易に重水素−軽水素交換が起こる水素が位置する活性部位を持つ官能基が存在し、その水素を重水素置換すれば、例えば外部の水分により重水素は再度軽水素に置換される。潤滑剤末端基には、Ｃ−Ｈ結合の水素のような重水素−軽水素交換しにくい水素が位置する非活性部位も存在し、その水素を重水素置換すると、重水素は活性部位のものほど簡単には軽水素に置換されない。この両者の特性を利用して、先に説明したように、潤滑剤に関する様々な測定、評価を行うことが可能になる。更に、本発明の重水素化潤滑剤の用途としては、上記の出荷前の研究開発、品質管理に限ったものではなく、この潤滑剤を塗布したものを製品として市場に出した後、障害発生時の原因解明に利用することも可能である。
【００２６】
図１に、本発明の潤滑剤を塗布した磁気ディスク媒体Ｄの一例を示す（簡単のためにその片面側のみを示す）。この磁気ディスクＤは、厚さ約１ｍｍのアルミニウムなどの非磁性体からなる基板１１、基板１１の表面に機械的強度を上げるために形成したＮｉＰめっき層１２（約１０μｍ）、磁性膜に用いられる例えばＣｏ合金の水平配向性を高めるためのＣｒ又はＭｏ下地層１３（約１０ｎｍ）、Ｃｏ合金などの磁性膜１４（約２０ｎｍ）、アモルファスカーボンの保護膜１５（約６ｎｍ）を有し、保護膜１５の上に本発明の潤滑剤により形成した潤滑膜１６（約１ｎｍ）を備えている。
【００２７】
この磁気ディスクＤを用いた磁気記録装置を、その内部構造の全容を示す平面図である図２に示す。磁気ディスクＤが高速回転している状態で、その半径方向に磁気ヘッド１が移動してシーク動作し、情報の記録／再生が行なわれる。図中、参照番号２はスピンドル、３はサスペンション、４は駆動アーム、そして５はボイスコイルモータを示している。このような磁気記録装置の構造自体はよく知られており、ここで更に説明するには及ばない。
【００２８】
【実施例】
次に、実施例により本発明を更に説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００２９】
（実施例１）
この例では、パーフルオロポリエーテル潤滑剤の末端基の活性部位の水素を重水素置換した重水素化潤滑剤の合成を説明する。
【００３０】
ソルベイ・ソレクシス社製ＺＤＯＬの５０ｇに対して重水１０ｇと重メタノール１ｍｌを加え、８０℃で８時間撹拌後、エバポレーションにより重水と重メタノールを取り除いた。１Ｈ  ＮＭＲでの測定から、末端基に含まれる水酸基の水素が重水素置換されたことが確認できた（図３，４参照）。
【００３１】
（実施例２）
この例では、パーフルオロポリエーテル潤滑剤の末端基の活性部位の水素とともに非活性部位の水素を重水素置換した重水素化潤滑剤の合成を説明する。
【００３２】
ソルベイ・ソレクシス社製ＺＤＯＬの５０ｇに対して濃度２０ｗｔ％の重塩化水素（ＤＣｌ）１０ｇと重水（Ｄ２  Ｏ）１０ｇを加え、封管し、延べ７２時間１２０℃に加熱した。得られた潤滑剤を  １Ｈ  ＮＭＲにより分析した結果、末端部のＣ−Ｈ結合がＣ−Ｄ結合に変化していることを確認した。
【００３３】
本発明は、以上説明したとおりであるが、その特徴を種々の態様ととも付記すれば、次のとおりである。
（付記１）分子中に存在する重水素と軽水素の比率が天然同位体よりも大きいことを特徴とする磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記２）前記重水素が前記分子の活性部位に存在する、付記１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記３）前記重水素が前記分子の非活性部位に存在する、付記１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記４）前記重水素が前記分子の活性部位と非活性部位の両方に存在する、付記１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記５）前記重水素が前記分子の末端基にある、付記１から４までのいずれか一つに記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記６）当該潤滑剤が下記一般式
Ｒ１−Ｏ−（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｍ−（ＣＦ２Ｏ）ｎ−Ｒ２
（式中のｍ、ｎは正の整数であり、式中のＲ１、Ｒ２は少なくとも一つの水素を含む末端基である）
で表され、Ｒ１、Ｒ２の水素の一部もしくは全てが重水素で置換されている、付記１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記７）前記Ｒ１、Ｒ２の両方が、ＨＯＨ２Ｃ−ＣＨ（ＯＨ）−ＣＨ２ＯＣＨ２ＣＦ２−である、付記６記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記８）前記Ｒ１がＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｐＣＨ２ＣＦ２−、前記Ｒ２がＨＯ（ＣＨ２ＣＨ２Ｏ）ｑＣＨ２ＣＦ２−である（ｐ、ｑは整数）、付記６記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記９）前記Ｒ１、Ｒ２の両方がＨＯ−ＣＨ２ＣＦ２−である、付記６記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記１０）前記Ｒ１、Ｒ２の両方がＨＯＯＣＣＦ２−である、付記６記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記１１）前記Ｒ１が
【化３】
2004292769.tif 000003
であり、前記Ｒ２が
【化４】
2004292769.tif 000004
（これらの式のＲａ〜Ｒｈは水素、又は炭素数１〜２０程度のアルキル基である）
である、付記６記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記１２）当該潤滑剤が下記一般式
Ｆ−（ＣＦ２ＣＨ２ＣＦ２Ｏ）ｎ−ＣＦ２ＣＦ２−Ｒ３
（式中のｎは正の整数、Ｒ３はＣＨ２ＯＨ又はＣＯＯＨ）で表され、Ｒ３の水素の一部もしくは全てが重水素で置換されている、付記１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記１３）当該潤滑剤が下記一般式
Ｆ−（ＣＦ（ＣＦ３）ＣＦ２Ｏ）ｎ−ＣＦ（ＣＦ３）−Ｒ４
（式中のｎは正の整数、Ｒ４はＣＨ２ＯＨ又はＣＯＯＨ）で表され、Ｒ４の水素の一部もしくは全てが重水素で置換されている、付記１記載の磁気記録媒体用潤滑剤。
（付記１４）付記１から１３までのいずれか一つに記載の潤滑剤が被覆された磁気記録媒体。
（付記１５）付記１４記載の磁気記録媒体を含む磁気記録装置。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、磁気記録媒体に適用の前後のいずれにおいても容易に分析可能な潤滑剤の利用が可能になり、潤滑剤自体や磁気記録媒体に関する様々な評価を容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の潤滑剤を使用する磁気ディスク媒体を説明する図である。
【図２】図１の磁気ディスク媒体を組み込んだ磁気記録装置を示す図である。
【図３】実施例１で使用したＺＤＯＬの  １Ｈ  ＮＭＲデータを示す図である。
【図４】実施例１で得られた重水素化ＺＤＯＬの  １Ｈ  ＮＭＲデータを示す図である。
【符号の説明】
Ｄ…磁気ディスク媒体
１…ヘッド
１１…基板
１４…磁性膜
１５…保護膜
１６…潤滑膜
【図１】
2004292769.tif 000006
【図２】
2004292769.tif 000007
【図３】
2004292769.tif 000008
【図４】
2004292769.tif 000009