JP2012234608A - 磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験方法および抗折強度試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気ディスク用ガラス基板について、面の部分の抗折強度を直接的かつ容易に評価することが可能な磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験方法および抗折強度試験装置を提供する。
【解決手段】下治具１０と、上治具２０と、上治具２０を下治具１０に対して上方から下降可能に構成される荷重機構（図示せず）とからなる抗折強度試験装置を使用する。下治具１０は、下方からガラス基板１を同心円状に支持する第１円環構造１１および第１円環構造１１より大径の第２円環構造１２を有し、上治具２０は、ガラス基板１において第１円環構造１１と第２円環構造１２で支持された部分の間に反対側から荷重可能な第３円環構造２１を有する。得られた抗折強度試験装置を使用して、ガラス基板１の変形における破断点荷重を測定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験方法および抗折強度試験装置に関する。

従来、磁気ディスク記憶装置等に使用される磁気ディスクとして、主にアルミニウム合金基板が用いられてきたが、近年は、磁気層及び潤滑層を設けたガラス基板が用いられるようになった。特に、このような磁気ディスク用ガラス基板は、耐衝撃性に優れ、軽量であることから、モバイル用ノートパソコン等を中心とする軽量の電子機器に多く使用されている。

磁気ディスク用ガラス基板は、例えば特許文献１に記載されたようにして得られた平板フロートガラスを加工して得ることができ、例えば特許文献２に記載されたように表面に磁性層を形成して製造される。得られる磁気ディスク用ガラス基板には、優れた耐衝撃性、軽量であること、および高い抗折強度などの特性が求められる。

磁気ディスク用ガラス基板に求められる特性のうち抗折強度の評価については、例えば特許文献３に記載されているようなＤａｎａ衝撃試験法を行って試験をすることができる。Ｄａｎａ衝撃試験法とは、磁気ディスク用ガラス基板を、専用の衝撃試験用治具に組み付け、正弦半波パルスの衝撃を、０．２ｍｓｅｃで９００Ｇの条件、及び１ｍｓｅｃで１５００Ｇの条件で主表面に対して垂直方向に与え、破損状況を調べることによって行う試験方法である。しかし、磁性膜を成膜していないガラスディスクに金属のクランプが接触するためノイズが多く、磁性膜を成膜した後に測定する結果と符合しないことがあった。

そのため、同じ特許文献３に記載されているように、実際的には、例えば抗折強度測定試験機を用いて、ガラス基板を円環状の支持リングに支持させ、ガラス基板の上に支持リングより直径が小さい円環状の負荷リングを載せて、支持リングに対して負荷リングを上方から下降させることにより、ガラス基板の変形における破断点荷重を測定していた。

しかし、磁気ディスク用ガラス基板には中央に孔があけられ、孔の端部では、一般的に面強度より低いエッジ強度を呈するため、面の部分の抗折強度を正しく評価できているとは言えない。

特開２００５−３２０２３４号公報 特開２０００−４０２２６号公報 特開２００９−９９２５１号公報

本発明は、面の部分の抗折強度を直接的かつ容易に評価することが可能な磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験方法および抗折強度試験装置を提供することを課題とする。

本発明のガラス基板の抗折強度試験方法は、下治具と、上治具と、該上治具を該下治具に対して上方から下降可能に構成される荷重機構とからなる試験装置を使用し、ガラス基板の変形における破断点荷重を測定する試験方法であり、前記下治具は、下方から前記ガラス基板を同心円状に支持する第１円環構造および該第１円環構造より大径の第２円環構造を有し、前記上治具は、前記ガラス基板において前記下治具の前記第１円環構造と第２円環構造で支持された部分の間に反対側から荷重可能な第３円環構造を有する。

本発明の磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験方法および抗折強度試験装置により、中心部が開孔された磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度を直接的かつ容易に評価することができる。

図１は、本発明の抗折強度試験装置を示す縦断面図である。

本発明の抗折強度試験装置について、図面を参照して説明する。図１に、本発明の抗折強度試験装置を縦断面図で示す。本実施態様に係る磁気ディスク用ガラス基板１は、円板状であり、中心に孔があけられている。

本発明の抗折強度試験装置は、下治具１０と、上治具２０と、上治具２０を下治具１０に対して上方から下降可能に構成される荷重機構（図示せず）とからなる。荷重機構には、ガラス基板１の変形における破断点荷重を測定可能な機器を備える。

下治具１０は、下方からガラス基板１を同心円状に支持する第１円環構造１１および該第１円環構造より大径の第２円環構造１２を有する。従って、第１円環構造１１および第２円環構造１２は、中心軸と直交する平面で異なる直径の同軸円筒を切断した形状および位置関係にあり、ガラス基板１において第１円環構造１１で支持された部分が円となり、第２円環構造１２で支持された部分が円となる。さらに、下治具１０には、第１円環構造１１および第２円環構造１２と同軸状で、上方に伸長する支持円柱１３を備える。支持円柱１３の外径は、ガラス基板１にあけられた孔の直径よりわずかに小さくする。

上治具２０は、ガラス基板１において下治具１０の第１円環構造１１と第２円環構造１２で支持された部分の間に反対側から荷重可能な第３円環構造２１を有する。従って、第３円環構造２１は、中心軸と直交する平面で円筒を切断した形状であり、ガラス基板１と第３円環構造２１が接触する部分が円となる。また、支持円柱１３の先端にさらに円柱構造を備え、該円柱構造の外径よりわずかに小さい直径の孔を上治具２０にあける。それぞれの寸法関係は、支持円柱１３の先端の円柱構造と、上治具２０の孔とが、挿入容易かつ離脱容易である嵌合構造となるように決定する。
以上のような寸法関係とすることにより、容易かつ安全に試験の準備をすることができ、それぞれの位置あわせが不要となる。

本発明において、より好ましい抗折強度試験とするために、第１円環構造１１、第２円環構造１２、および第３円環構造２１が、それぞれガラス基板１と接触する円の直径を変更することが考えられる。その場合は、下治具１０と上治具２０を組み合わせて数組、用意し、適宜、変更するとよい。
なお、下治具１０および上治具２０は、ＳＵＳ３０４製でよいが、特に限定されない。

このような抗折強度試験装置により、ガラス基板１の変形における破断点荷重を測定する。従って、荷重機構には、例えば圧縮試験装置（島津製作所製、型式オートグラフAGS-J）が好ましいが、これに制限されない。
磁気ディスク用ガラス基板１には種々の直径があり、下治具１０および上治具２０の寸法について、例えば直径６３．５ｍｍ（２．５インチ）、内径２０ｍｍのガラス基板１の抗折強度試験を行う装置では、下治具１０の第１円環構造１１がガラス基板１と接触する部分の円の直径を２１〜２５ｍｍとすることが好ましく、より好ましくは２１〜２２ｍｍとする。また、第２円環構造１２がガラス基板１と接触する部分の円の直径を３０〜４５ｍｍとすることが好ましく、より好ましくは３４〜３８ｍｍとする。また、上治具２０の第３円環構造２１がガラス基板１と接触する部分の円の直径を２２〜３４ｍｍとすることが好ましく、より好ましくは２６〜３０ｍｍとする。

以下に、本発明の抗折強度試験方法の好ましい一実施態様について、図面を参照して説明する。

まず、下治具１０の支持柱１３をガラス基板１の孔に通すようにして、ガラス基板１を第１円環構造１１および第２円環構造１２の上に載せる。次に、下治具１０の支持柱１３の先端を上治具２０の孔に通すようにして、上治具２０をガラス基板１の上に載せる。以上のみにより、それぞれを最適な位置関係とすることができる。

次に、荷重機構を始動し、上治具２０を下治具１０に対して上方から下降させて、ガラス基板１の変形における破断点荷重を測定し、試験を終了する。

次に本発明を実施例に基づきさらに詳細に説明するが、これは本発明を制限するものではない。
［実施例１］
図１に縦断面図を示した本実施例の抗折強度試験装置を使用して、直径６３．５ｍｍ（２．５インチ）、厚さ０．８ｍｍの円板状であり、中心に直径２０ｍｍの孔があけられているガラス基板１の抗折強度試験を行った。なお、ガラス基板１は、アルミノシリケート系からなる母材ガラス板を加熱炉内で加熱して軟化させ、ゴムローラーで幅方向全体にわたり押圧して作製されたガラス条を用いた。

下治具１０の第１円環構造１１は、ガラス基板１と接触する部分が直径２１ｍｍの円であり、先端にはR形状を取ってあり、第２円環構造１２は、ガラス基板１と接触する部分が直径３６ｍｍの円であり、先端にはR形状を取った。下治具１０は、ＳＵＳ３０４製とした。
上治具２０の第３円環構造２１は、ガラス基板１と接触する部分が直径２８ｍｍの円であり、先端にはR形状を取った。上治具２０は、ＳＵＳ３０４製とした。

荷重機構（図示せず）には、ガラス基板の変形における破断点荷重を測定可能な圧縮試験装置（島津製作所製、型式オートグラフＡＧＳ−Ｊ）を使用した。

第１円環構造と第２円環構造の上に載せられた上記ガラス基板の上に、第３円環構造を第１円環構造と第２円環構造の間に設置し、３部品が同心状に配置するようにした。その後、荷重機構にて荷重を掛けてガラス基板が破断するまで変形させた。負荷速度は任意であるが１ｍｍ／ｍｉｎ程度が良い。実施例１のガラス基板は、２５枚計測したがすべて４８００Ｎまで割れなかった。なお、試験機の荷重が大きければ破断するまで荷重を掛け、一般的なワイブルプロットにて評価するのが良い。

［実施例２］
ガラス基板１に対して、意図的にガラス同士を接触させる処理をしたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の抗折強度試験を行った。その結果、得られた抗折最低強度の平均値は、９３６Ｎであった。２５枚のガラス基板の抗折最低強度は、９３６±２８５Ｎで、少ないばらつきで抗折最低強度を評価することができた。

［実施例３］
ガラス基板１に対して、２ＭＰａの接触圧を持つフッ素系ゴムで被覆したローラーにて挟み込む処理をしたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の抗折強度試験を行った。その結果、得られた最低抗折強度の平均値は、１９７７Ｎであった。２５枚のガラス基板の抗折最低強度は、１９７７±２３０Ｎで、少ないばらつきで抗折最低強度を評価することができた。

［実施例４］
ガラス基板１に対して、２ＭＰａの接触圧を持つフッ素系ゴムで被覆したローラーにて挟み込んだ後、フッ酸０．５％に１０分浸漬する処理をしたこと以外は、実施例１と同様にして、本実施例の抗折強度試験を行った。その結果、得られた最低抗折強度の平均値は、４１９１Ｎであった。２５枚のガラス基板の抗折最低強度は、１９７７±２６０Ｎで、少ないばらつきで抗折最低強度を評価することができた。

以上のように、円孔が形成されたガラス基板に発生したグリフィスクラックの形成頻度を評価することが可能になる。従って、本発明の磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験方法および抗折強度試験装置により、中心部が開孔された磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度を直接的かつ容易に評価できることが分かる。

［比較例１］
実施例１と同じ直径６３．５ｍｍ（２．５インチ）、厚さ０．８ｍｍの円板状であり、中心に直径２０ｍｍの孔があけられている磁気ディスク用ガラス基板を、直径３６ｍｍである円環状の支持リングに支持させ、ガラス基板１の上に直径２８ｍｍの円環状の負荷リングを載せて、支持リングに対して負荷リングを上方から下降させることにより、ガラス基板の変形における破断点荷重を測定した。比較例１では破面観察を行ったところ、内周端面から割れが発生しており、表面強度を見るには適切ではなかった。

本発明を説明するために記載した実施例においては、直径６３．５ｍｍ（２．５インチ）、内径２０ｍｍの磁気ディスク用ガラス基板を対象とし、抗折強度試験装置の寸法を決定したが、本発明はこれに限定されず、直径および厚さが異なる磁気ディスク用ガラス基板についても適用可能である。また、本発明は、第１円環構造、第２円環構造および第３円環構造において、実施例に記載された寸法および形状に限らない。

１ ガラス基板
１０ 下治具
１１ 第１円環構造
１２ 第２円環構造
１３ 支持柱
２０ 上治具
２１ 第３円環構造

Claims (5)

1. 下治具と、上治具と、該上治具を該下治具に対して上方から下降可能に構成される荷重機構とからなる試験装置を使用し、ガラス基板の変形における破断点荷重を測定する試験方法であり、前記下治具は、下方から前記ガラス基板を同心円状に支持する第１円環構造および該第１円環構造より大径の第２円環構造を有し、前記上治具は、前記ガラス基板において前記下治具の前記第１円環構造と第２円環構造で支持された部分の間に反対側から荷重可能な第３円環構造を有する磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験方法。
2. 前記ガラス基板が、孔のあけられた磁気ディスク用ガラス基板である請求項１に記載の磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験方法。
3. 下治具と、上治具と、該上治具を該下治具に対して上方から下降可能に構成される荷重機構とからなり、ガラス基板の変形における破断点荷重を測定可能な試験装置であり、前記下治具は、下方から前記ガラス基板を同心円状に支持する第１円環構造および該第１円環構造より大径の第２円環構造を有し、前記上治具は、前記ガラス基板において前記下治具の前記第１円環構造と第２円環構造で支持された部分の間に反対側から荷重可能な第３円環構造を有する磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験装置。
4. 前記ガラス基板が、孔のあけられた磁気ディスク用ガラス基板である請求項３に記載の磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験装置。
5. 前記下治具には、第１円環構造および第２円環構造と同軸状で、外径が前記ガラス基板にあけられた孔の直径より小さく上方に伸長する支持円柱を備え、該支持円柱の先端と、前記上治具とに、それぞれ嵌合構造を備える請求項４に記載の磁気ディスク用ガラス基板の抗折強度試験装置。

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