专利名称：磁记录盘及其制造方法
技术领域：
本发明涉及磁记录盘及其制造方法。更详细地说，涉及润滑层的材料技术。
背景技术：
磁记录盘是至少由磁性层、保护层和润滑层按照该顺序层合在非磁性基板上而构成的，其中，润滑层具有在磁记录盘与磁头接触时缓和冲击的功能。对于以HDD为代表的磁记录盘驱动装置来说，伴随着记录容量明显增大，磁记录盘与磁头之间的间隙可以进一步变窄。特别地，通过采用LUL(加载/卸载)方式，磁头的浮起量有进一步降低的倾向，人们要求即使在10nm以下这样极低浮起量的条件下也能够稳定地进行工作。
即，在这种条件下，首先，由于高速旋转中的磁记录盘与磁头断续地接触，所接触的部分有时由于摩擦而达到高温(闪光温度)，因此，人们要求润滑层具有耐热性，即使在这种高温条件下，润滑层也不会由于受热而发生分解和蒸发等。
另外，如果磁记录盘高速旋转，就会发生润滑层移动的所谓迁移(migration)现象，从而会使润滑层的膜厚容易变得不均匀，在这种状态下，当进行LUL操作时，往往产生在磁头从外周侧进入时发生飞行-粘滞(fly stiction)故障的问题。所谓飞行-粘滞故障是指磁头在浮起飞行时导致浮起姿势或浮起量发生改变的故障，伴随有不规则的再生输出。另外，根据不同场合，在浮起飞行中，磁记录盘与磁头接触，往往会引起磁头损坏盘片表面(head crash)的故障。因此，人们还要求润滑层不易发生迁移现象。
针对这种要求，人们往往使用具有较高耐热性、长期稳定性的Solvaysolexis公司制的FOMBLINE Z系润滑剂作为形成磁记录盘润滑层的润滑剂。另外，为了进一步提高该润滑剂的性能，需要从这类组合物中除去杂质、或者为了使分子量的分布适当化而进行各种精制。另外，在进行精制时，过去常常使用重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)作为参数(参照专利文献1)。
专利文献1特开2004-319058号公报
发明内容
发明要解决的课题 但是，重均分子量或数均分子量存在这样一个问题，即，由于不能直接地、特定地确定润滑层的组成，因此，不能正确地评价润滑剂的特性、特别是不能正确地评价是否容易发生成为飞行-粘滞故障的原因的迁移现象。因此，虽然只要从分子结构和定量方面确定润滑剂即可，但是，如果采用以往的方法，用核磁共振分光法分析润滑层，如图3所示，来自亚甲基(-CH2-)的峰就会与来自羟基(-OH)的峰面积重叠在一起，因此不能从分子结构和定量方面确定润滑剂，这是存在的问题。
鉴于以上的问题，本发明的课题在于，提供一种通过从分子结构和定量方面确定润滑剂，既能力图降低磁头的浮起量，又能发挥高的可靠性的磁记录盘及其制造方法。
用于解决课题的手段 为了解决上述课题，本发明人提出了适合于采用核磁共振分光法来分析润滑剂的方法，通过评价由具有各种不同端基的全氟聚醚化合物的组成比进行各种变化而形成的各种润滑剂，构成了能够解决上述课题的润滑剂。
即，本发明是至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成的磁记录盘，其特征在于，在该磁记录盘中，构成上述润滑层的润滑剂的主成分为由以下化学式(化1)表示的全氟聚醚化合物，该全氟聚醚化合物含有端基X由X1表示的第1成分、端基X由X2表示的第2成分、和端基X由X3表示的第3成分，而且，按核磁共振分光法分析获得的上述第1成分、上述第2成分和上述第3成分在该全氟聚醚化合物中的含量，按摩尔比计，为以下的比率 上述第1成分∶上述第2成分∶上述第3成分＝71～73∶15～17∶11～13 [化1] X-OCH2CF2-(CF2O)m(C2F4O)n-CF2OCH2O-Xm，n＝9～11 第1成分X＝X1＝CH2CH(OH)CH2OH 第2成分X＝X2＝CH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH 第3成分X＝X3＝H 在本发明中，按核磁共振分光法分析获得的上述第1成分、上述第2成分和上述第3成分在上述全氟聚醚化合物中的总含量，按摩尔比计，优选为99.0％以上。
本发明是至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成的磁记录盘，其特征在于，在该磁记录盘中，构成上述润滑层的润滑剂的主成分为由上述化学式(化1)表示的全氟聚醚化合物，该全氟聚醚化合物含有端基X由X1表示的第1成分、端基X由X2表示的第2成分、端基X由X3表示的第3成分，而且按核磁共振分光法分析获得的上述第1成分、上述第2成分和上述第3成分在上述全氟聚醚化合物中的总含量，按摩尔比计，为99.0％以上。
在本发明中，还含有在以下的化学式(化2)中，端基X由X4表示的第4成分、端基X由X5表示的第5成分，而且按核磁共振分光法分析获得的上述第4成分和上述第5成分在上述全氟聚醚化合物中的总含量，按摩尔比计，优选为1.0％以下， [化2] X-OCH2CF2-(CF2O)m(C2F4O)n-CF2OCH2O-Xm，n＝9～11 第1成分X＝X1＝CH2CH(OH)CH2OH 第2成分X＝X2＝CH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH 第3成分X＝X3＝H 第4成分X＝X4＝CF3 第5成分X＝X5＝CF2Cl 在本发明中，当上述润滑剂还含有上述化学式(化2)中的端基X由X4表示的第4成分和端基X由X5表示的第5成分时，按核磁共振分光法分析获得的含量，优选上述第4成分比上述第5成分少。
在本发明中，上述保护层由例如碳类材料构成。
本发明的磁记录盘的制造方法，优选使用通过对润滑剂用原材料进行分子蒸馏而获得的上述润滑剂来形成上述润滑层。
发明效果 按照本发明，从结构和定量方面确定了润滑剂中所含的全氟聚醚化合物的端基，因此，可以明确确定润滑剂的特性。因此，在本发明中，可以确实地获得耐热性高、且不易发生成为飞行-粘滞故障原因的迁移现象的润滑剂。因此，根据本发明，可以提供一类既能实现降低磁头的浮起量，又能发挥高可靠性的磁记录盘。
图1的(A)、(B)分别为示出磁记录盘的平面图和概略截面图。
图2为示出分子蒸馏装置简略构成的说明图。
图3为示出直接以1H为对象来对分析试样进行核磁共振分光分析所获结果的说明图。
符号说明 1 磁记录盘 11 非磁性基板 12 磁性层 13 保护层 14 润滑层
具体实施例方式 下面，参照
本发明的实施方式。
[磁记录盘的构成] 图1的(A)、(B)分别为示出磁记录盘的平面图和概略截面图。
如这些图所示，本方案的磁记录盘1具有一种由底层(未图示)、采用DC磁控管溅射法形成的磁性层12、采用等离子体CVD法形成的保护层13、以及采用浸渍法形成的润滑层14按照该顺序层合在带有中心孔111的圆形非磁性基板11的表面上而成的结构。非磁性基板11由例如硅铝酸盐玻璃等化学强化玻璃构成。保护层13由例如厚度为5nm的氢化碳(类金刚石碳[diamond-like-carbon])构成，承担着提高耐磨耗性并保护磁性层12的功能。润滑层14由例如厚度为1.2nm这样薄的高分子材料构成，承担着缓和与磁头接触时的冲击的功能。为了采用浸渍法来形成这种润滑层14，将已形成保护层13的磁记录盘用基板浸渍到由规定的润滑剂溶解于有机溶剂而形成的试液中，然后，将其取出并对其进行热处理，从而使润滑剂作为润滑层14而牢固地粘着。
[润滑层的制作] 图2为示出分子蒸馏装置简略构成的说明图。在本方案中，作为用于磁记录盘1的润滑层14的润滑剂，可以通过按照各自规定的组成比含有不同端基的多种全氟聚醚化合物来制作，针对使用这种润滑剂来形成润滑层14的磁记录盘进行了各种试验。在本方案中，当制作这种润滑剂时，使用Solvaysolexis公司制的FOMBLINE Z系(商品名)的润滑剂等作为原材料，将该原材料精制后作为润滑剂使用。作为精制方法，可以采用超临界抽提法、凝胶渗透色谱(GPC)法、分子蒸馏法等，在本方案中，使用图2所示的蒸馏装置对原材料进行分子蒸馏，由此制作各种润滑剂。
此处，当采用下述的核磁共振分光法进行分析时测得，上述原材料的主成分为由下述化学式(化3)表示的全氟聚醚化合物，作为该全氟聚醚化合物，按照以下的组成比含有端基X由X1表示的第1成分(单加合物)、端基X由X2表示的第2成分(双加合物)、端基X由X3表示的第3成分、端基X由X4表示的第4成分、以及端基X由X5表示的第5成分。
第1成分＝71.9％ 第2成分＝10.5％ 第3成分＝15.0％ 第4成分＝1.4％ 第5成分＝1.2％ [化3] X-OCH2CF2-(CF2O)m(C2F4O)n-CF2OCH2O-Xm，n＝9～11 第1成分X＝X1＝CH2CH(OH)CH2OH 第2成分X＝X2＝CH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH 第3成分X＝X3＝H 第4成分X＝X4＝CF3 第5成分X＝X5＝CF2Cl 另外，上述原材料具有以下所示的属性 数均分子量(Mn)＝2326.50 平均每存在1个-OH基所相应的该原材料的平均分子量＝627.06 平均每个分子中的-OH的平均数＝3.71 主链上的(C2F4O)/(CF2O)之比＝0.89。
为了使用图2所示的分子蒸馏装置300来精制原材料，首先，向进料瓶31内加入原材料。虽然分子蒸馏不一定要在减压环境下进行，但在对含有高分子成分的原材料进行分子蒸馏的场合，希望在规定的减压环境中进行。这是因为，如果不在减压环境中进行分子蒸馏，则气化了的成分的分子与其他分子碰撞的频率提高，由此，妨碍了原材料在平均自由行程以内的距离内被液化。因此，在向进料瓶31内投入材料后，用排气装置42对装置内进行排气，以便达到规定的减压度。此时的减压度优选例如为1×10-2Pa～1×10-3Pa左右，或者在该值以下的高真空。减压度可以用真空计40来测量。应予说明，可以利用装置内的减压环境，预先对进料瓶31内的材料中所含的杂质气体等进行脱气处理。此时，原材料中所含的杂质气体等通过配管44，流入到排气装置42一侧，其中的一部分积存在低沸点物冷阱39内。另外，根据需要，也可以用进料瓶的覆套式电阻加热器32对进料瓶31内的原材料进行加热。
在装置内达到规定的减压度后，使原材料从进料瓶31流入到蒸馏本管35中。从进料瓶31流入到蒸馏本管35的原材料的量(进料量)，可以通过设置在进料瓶31下端的阀门35的开闭量来控制。通常情况下，1～30g/分左右的进料量是适当的。如果进料量过少，则蒸馏需要花费较长时间，而如果进料量过多，则蒸馏效率往往降低。
流入到蒸馏本管35中的原材料，被配置在圆筒状的蒸馏本管35周围的蒸馏本管覆套式电阻加热器36加热至规定的温度。在本实施例中，加热温度为至少能使原材料气化的温度。应予说明，对原材料的加热温度的控制，可通过控制蒸馏本管覆套式电阻加热器36的温度来进行，也可以通过设置在蒸馏本管35内的温度计来测定蒸馏本管35内的原材料的实际加热温度。
另外，在蒸馏本管35内的长度方向上，设置由例如氟树脂制的滑动片(wiper)构成的磁耦合搅拌器33，通过搅拌器控制盒34，使该滑动片按20～100rpm左右的旋转速度在一定方向上旋转。通过该滑动片的旋转，原材料在蒸馏本管35的管壁表面上呈薄膜状，变得容易气化。气化了的原材料与设置在蒸馏本管35内的冷却棒46接触而被液化，积存在接收馏出物的烧瓶38内。冷却棒46中，从下端的流入口46a导入冷却水，并从排出口46b排出。应予说明，未气化而积存在接收残留物的烧瓶37内的残留物，可以利用蒸馏本管覆套式电阻加热器36来改变加热温度，然后再将其投入到进料瓶31内，反复进行蒸馏。另外，以上所示的操作，由操作盘43来控制。
在使用这种分子蒸馏装置300制备润滑剂时，首先，将原材料投入到分子蒸馏装置300内的进料瓶31中，然后用排气装置42将分子蒸馏装置300内减压至1×10-3Pa。另外，利用装置内的减压环境，预先对进料瓶31内的原材料中所含的杂质气体等充分地进行脱气处理。接着，以一定的进料量从进料瓶31流入到蒸馏本管35中。此时，使蒸馏本管35内的滑动片以规定的旋转速度驱动。应予说明，蒸馏本管35内的温度为与覆套式电阻加热器36的设定温度相等的180℃。然后，在接收馏出物的烧瓶38内获得180℃的馏出物，从而获得润滑剂。应予说明，以上的润滑剂的精制在洁净室内进行。所使用的洁净室内的氛围气，是一种比日本工业标准(JIS)B9920规定的洁净度等级6还要洁净的氛围气。
应予说明，为了使用这种润滑剂来形成润滑层14，将润滑剂分散于作为氟溶剂的三井杜邦氟化学公司制的Vertrel XF(商品名)等中，形成试液，将已形成保护层13的磁记录盘用基板浸渍到上述的试液中，然后对其进行热处理，以使润滑剂牢固地粘着到磁记录盘用基板上，从而形成润滑层14。
[采用核磁共振分光法的分析方法] 核磁共振分光法是基于在向物质施加磁场时，原子核所具有的自旋状态被分裂为2种自旋状态，因此可以通过照射相当于自旋状态间的能量差的辐射波来进行分析。此处，自旋状态间的能量差由于反映出其质子核所处的电子环境(化学环境)，因此，对于得到的峰，可以归属于分子中的各原子，从而确定其分子内各原子的存在量。因此，可以详细地分析分子的结构。
根据核磁共振分光法，可测定的核素是理论上具有核自旋的全部核素，作为其代表例，有1H、13C、19F、31P。其中，以1H为对象，如图3所示，由于来自亚甲基(-CH2-)的峰和来自羟基(-OH)的峰面积相互重叠，因此难以从结构和定量两方面确定润滑剂。因此，在本方案中，通过将以下2种方法并用，采用核磁共振分光法来分析润滑剂。
首先，第1种方法是以19F为对象的方法，当采用该方法对原材料进行分析时，结果如以下所示， 化学位移(相对值ppm)对应的成分 -52.1 属于主链的峰 -53.7 属于主链的峰 -55.4 属于主链的峰 -89.1 属于主链的峰 -90.7 属于主链的峰 -125.8 属于主链的峰 -129.7 属于主链的峰 化学位移(相对值ppm)对应的成分 -81.3 属于第3成分的端基的峰 -83.3 属于第3成分的端基的峰 -56.3 属于第4成分的端基的峰 -58.0 属于第4成分的端基的峰 -27.7 属于第5成分的端基的峰 -29.3 属于第5成分的端基的峰 -74.5 属于第5成分的端基的峰 -78.0 属于第1、2成分的端基的峰的峰底 相互重叠 -80.0 属于第1、2成分的端基的峰的峰底 相互重叠 具有规定的化学位移，出现了各成分的信号。此处，各信号的峰面积比就成为各成分中的氟元素的存在比，因此，可以确定端基的形状，而且可以通过主链与端基之比来确定分子量。
其次，第2种方法是以1H作为对象的方法，事先通过将原材料用试剂处理而向其中引入官能团，由此改变其端基的结构，然后进行分析。其结果，可以得到显示与以下化学位移(相对值ppm)相对应的成分的信号 5.5属于第1成分的峰 5.3属于第2成分的峰。
因此，可以确定第1成分与第2成分之比。
[润滑层的构成] 将采用这种分析方法的分析结果与使用各润滑剂的磁记录盘1的试验结果进行对比，如果将最佳的润滑剂的组成以采用核磁共振分光法的分析结果表示，则在由上述化学式(化3)表示的全氟聚醚化合物中，按照以下的组成比(全氟聚醚化合物中的摩尔比)含有端基X由X1表示的第1成分(单加合物)、端基X由X2表示的第2成分(双加合物)、端基X由X3表示的第3成分、端基X由X4表示的第4成分、以及端基X由X5表示的第5成分 第1成分＝71.7％ 第2成分＝15.7％ 第3成分＝11.7％ 第4成分＝0.3％ 第5成分＝0.6％。
另外，该润滑剂具有以下所示的属性 数均分子量(Mn)＝2630.12 平均每存在1个-OH基所相应的该润滑剂的平均分子量＝656.31 平均每个分子中的-OH的平均数＝4.01 主链上的(C2F4O)/(CF2O)之比＝0.91。
另外，从即使将磁头的浮起量设定在10nm以下时，也可以确保磁记录头1具有足够的可靠性的观点考虑，规定各成分的组成比时，则在采用核磁共振分光法分析时，可以获得第1成分、第2成分和第3成分的含量，按摩尔比计，优选在全氟聚醚化合物中含有以下的比率的结果 71～73∶15～17∶11～13。
即，在全氟聚醚化合物中，在醇改性的全氟聚醚化合物中，含有二醇化合物、三醇化合物、四醇化合物等具有各种端基结构的化合物，醇改性的程度，即，全氟醚主链的端基上键合的羟基个数不同，润滑分子的润滑性能和对保护层13的附着力则会不同。因此，只要限定二醇化合物、三醇化合物、四醇化合物等各种醇改性化合物的比率，就可以确实地决定润滑分子的润滑性能和对保护层13的附着力。
另外，即使在将磁头的浮起量设定为10nm以下时，从能够确保磁记录头1具有足够的可靠性的观点考虑，当确定采用核磁共振分光法分析时测得的第1成分、第2成分和第3成分的总含量时，可以获得总含量按摩尔比计优选为99.0％以上的结果。即，在使用上述原材料的场合，对所含有的第4成分和第5成分采用核磁共振分光法分析时，可以获得其总含量按摩尔比计优选为1.0％以下的结果。
进而，可得到第4成分优选比第5成分少的结果。其理由可以认为，作为润滑剂中所含的杂质的第4成分和第5成分，在高温下对润滑剂的分解所起的促进作用的程度较差。
(其他实施例) 应予说明，关于在说明本实施方案时使用的图中的构成(形状、大小以及配置关系)，仅仅概略地示出了可以理解和实施本发明的程度，而且，对于数值和各构成中的组成(材质)，不过只进行了举例说明。因此，本发明并不限定于以上说明的实施方案，可以在不背离权利要求所示技术思想的范围内进行适宜的变更。
权利要求
1、磁记录盘，至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成，其特征在于，在该磁记录盘中，
构成上述润滑层的润滑剂的主成分为由以下化学式(化1)表示的全氟聚醚化合物，该全氟聚醚化合物含有端基X由X1表示的第1成分、端基X由X2表示的第2成分、和端基X，
按核磁共振分光法分析获得的上述第1成分、上述第2成分和上述第3成分在该全氟聚醚化合物中的含量，按摩尔比计，为以下的比率
上述第1成分∶上述第2成分∶上述第3成分＝71～73∶15～17∶11～13
[化1]
X-OCH2CF2-(CF2O)m(C2F4O)n-CF2OCH2O-X
m，n＝9～11
第1成分X＝X1＝CH2CH(OH)CH2OH
第2成分X＝X2＝CH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH
第3成分X＝X3＝H
2、权利要求1所述的磁记录盘，其特征在于，按核磁共振分光法分析获得的上述第1成分、上述第2成分和上述第3成分在上述全氟聚醚化合物中的总含量，按摩尔比计，为99.0％以上。
3、磁记录盘，至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成，其特征在于，在该磁记录盘中，
构成上述润滑层的润滑剂的主成分为由以下化学式(化2)表示的全氟聚醚化合物，该全氟聚醚化合物含有端基X由X1表示的第1成分、端基X由X2表示的第2成分、和端基X由X3表示的第3成分，而且，
按核磁共振分光法分析获得的上述第1成分、上述第2成分和上述第3成分在上述全氟聚醚化合物中的总含量，按摩尔比计，为99.0％以上，
[化2]
X-OCH2CF2-(CF2O)m(C2F4O)n-CF2OCH2O-X
m，n＝9～11
第1成分X＝X1＝CH2CH(OH)CH2OH
第2成分X＝X2＝CH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH
第3成分X＝X3＝H
4、磁记录盘，至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成，其特征在于，在该磁记录盘中，
构成上述润滑层的润滑剂的主成分为由以下化学式(化3)表示的全氟聚醚化合物，该全氟聚醚化合物含有端基X由X1表示的第1成分、端基X由X2表示的第2成分、端基X由X3表示的第3成分、端基X由X4表示的第4成分、以及端基X由X5表示的第5成分，
而且，按核磁共振分光法分析获得的上述第4成分和上述第5成分在上述全氟聚醚化合物中的总含量，按摩尔比计，为1.0％以下，
[化3]
X-OCH2CF2-(CF2O)m(C2F4O)n-CF2OCH2O-X
m，n＝9～11
第1成分X＝X1＝CH2CH(OH)CH2OH
第2成分X＝X2＝CH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH
第3成分X＝X3＝H
第4成分X＝X4＝CF3
第5成分X＝X5＝CF2Cl
5、磁记录盘，至少由磁性层、保护层和润滑层按该顺序层合到非磁性基板上而构成，其特征在于，在该磁记录盘中，
构成上述润滑层的润滑剂的主成分为由以下化学式(化4)表示的全氟聚醚化合物，该全氟聚醚化合物含有端基X由X1表示的第1成分、端基X由X2表示的第2成分、端基X由X3表示的第3成分、端基X由X4表示的第4成分、以及端基X由X5表示的第5成分，
而且，对于按核磁共振分光法分析获得的含量，上述第4成分比上述第5成分少，
[化4]
X-OCH2CF2-(CF2O)m(C2F4O)n-CF2OCH2O-X
m，n＝9～11
第1成分X＝X1＝CH2CH(OH)CH2OH
第2成分X＝X2＝CH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH
第3成分X＝X3＝H
第4成分X＝X4＝CF3
第5成分X＝X5＝CF2Cl
6、权利要求1所述的磁记录盘，其特征在于，上述保护层由碳类材料构成。
7、权利要求1～6任一项所述的磁记录盘的制造方法，其特征在于，使用通过对润滑剂用原材料进行分子蒸馏而获得的上述润滑剂来形成上述润滑层。
全文摘要
本发明为了获得一种既能实现降低磁头的浮起量，又能发挥高可靠性的磁记录盘，从分子结构和定量方面确定润滑剂。即，在构成磁记录盘1的润滑层14时，使用一类在由下述化学式(化1)表示的全氟聚醚化合物中具有以下组成比的润滑剂。第1成分＝71.7％第2成分＝15.7％第3成分＝11.7％第4成分＝0.3％第5成分＝0.6％化1X-OCH2CF2-(CF2O)m(C2F4O)n-CF2OCH2O-X m，n＝9～11第1成分X＝X1＝CH2CH(OH)CH2OH第2成分X＝X2＝CH2CH(OH)CH2OCH2CH(OH)CH2OH第3成分X＝X3＝H第4成分X＝X4＝CF3第5成分X＝X5＝CF2Cl。
文档编号G11B5/725GK101278340SQ20068003612
公开日2008年10月1日 申请日期2006年9月28日 优先权日2005年9月30日
发明者铃木宏太, 下川贡一 申请人:Hoya株式会社